導(dǎo)語：如何才能寫好一篇基于單片機的課程設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】汽車單片機 課程設(shè)計 CDIO

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2015）12C-0067-02

近年來，隨著國際工程教育改革的不斷深入，CDIO工程教育模式應(yīng)運而生。其中，C（Conceive）構(gòu)思，主要包括商業(yè)計劃、發(fā)展理論、技術(shù)程序制訂和市場需求分析，企業(yè)戰(zhàn)略及規(guī)則制度建立;D（Design）設(shè)計，主要包括工程進度及實施方案設(shè)計制訂等;I（Implement）實現(xiàn)，主要指將設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品成果的過程，包括設(shè)計方案的確認(rèn)、程序編碼、樣品測試及成品制造;O（Operate）運作，主要指對系統(tǒng)進行改進、修訂和淘汰，對產(chǎn)品前期程序進行評估的過程。CDIO工程教育模式的核心理念來源于工程產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期，其核心思想是強調(diào)學(xué)生掌握扎實的工程基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識，在此基礎(chǔ)上將教育過程運用到工程實踐的具體領(lǐng)域中，整個人才培養(yǎng)過程注重團隊協(xié)作和創(chuàng)新能力訓(xùn)練，為培養(yǎng)新一代高水平、高素質(zhì)的工程師打下扎實的基礎(chǔ)。

根據(jù)桂林航天工業(yè)學(xué)院汽車服務(wù)工程專業(yè)和車輛工程專業(yè)課程特點和人才培養(yǎng)方向，并結(jié)合用人單位人才需求標(biāo)準(zhǔn)，融合CDIO課程教學(xué)大綱，借鑒CDIO檢驗測評標(biāo)準(zhǔn)，對教學(xué)大綱進行整合，設(shè)計出更具實踐性、合理性、針對性的汽車單片機課程設(shè)計項目，將所要學(xué)習(xí)的知識巧妙地隱含在項目任務(wù)之中，引導(dǎo)學(xué)生邊學(xué)邊做，獨立或協(xié)作完成相應(yīng)的項目學(xué)習(xí)任務(wù)。項目通過1年的研究和實踐，逐步形成一套切實可行的有利于學(xué)生工程實踐能力提高的人才培養(yǎng)模式。

一、傳統(tǒng)的汽車單片機課程設(shè)計中存在的問題

汽車單片機課程設(shè)計是汽車服務(wù)工程專業(yè)的一門獨立專業(yè)實踐課。從學(xué)科性質(zhì)上看，它是一門專業(yè)理論和專業(yè)技能結(jié)合的綜合實踐課程;其任務(wù)是使學(xué)生獲得就業(yè)前必備的綜合專業(yè)技能，為學(xué)生走上工作崗位打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的汽車單片機課程設(shè)計采用的是在現(xiàn)成的PCB電路板上完成元器件焊接組裝調(diào)試等任務(wù)，這種模式存在以下問題：

（一）課程設(shè)計題目選擇缺少針對性

交通燈控制電路，搶答器控制電路，電子鐘控制電路等傳統(tǒng)的單片機題目，對汽車專業(yè)的學(xué)生來講針對性不強，沒有將單片機技術(shù)與汽車電子控制技術(shù)有機結(jié)合起來，不利于學(xué)生對課本上控制原理的理解與掌握，沒有達到“學(xué)以致用”的目的。

（二）課程設(shè)計教學(xué)模式缺少創(chuàng)新性

由于學(xué)生沒有參與電路板的設(shè)計，而是在PCB電路板上直接焊接組裝成套器件，這種機械式的實踐模式，不利于學(xué)生對汽車電子控制產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不利于今后從事產(chǎn)品的開發(fā)和技術(shù)革新，沒有達到“融會貫通”的目的。

（三）課程設(shè)計能力培養(yǎng)缺少全面性

由于缺少PCB電路板設(shè)計制作環(huán)節(jié)，學(xué)生無法從源頭了解掌握現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計制造技術(shù)，并且對所焊接出的電路板進行調(diào)試與故障分析時，往往都會束手無策，完全依賴?yán)蠋?，這樣不利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，沒有達到“追本溯源”的目的。

二、基于CDIO理念的課程設(shè)計改革與實踐

綜上所析，傳統(tǒng)的汽車單片機課程設(shè)計的培養(yǎng)模式不能有效提高學(xué)生設(shè)計、創(chuàng)新以及分析解決問題的能力，因此基于CDIO理念，以項目的“C構(gòu)思-D設(shè)計-I實現(xiàn)-O運行”的全生命周期為導(dǎo)向，如圖1所示方案對汽車單片機課程設(shè)計進行改革與實踐。

圖1 汽車單片機課程設(shè)計改革與實踐方案

（一）培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)思能力

在題目的選擇上具有涵蓋性，面向汽車電子控制系統(tǒng)多方面的單片機應(yīng)用，學(xué)生能夠完成整個知識體系的學(xué)習(xí);具有完整性，每一個項目都是一個完整的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，學(xué)生能夠通過該項目的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合;具有設(shè)計性，能讓學(xué)生舉一反三，以達到某一控制功能為目標(biāo)，采用不同的設(shè)計方法;具有創(chuàng)新性，根據(jù)題目要求利用課本所學(xué)知識自由發(fā)揮;具有趣味性，貼近實際，能夠調(diào)動學(xué)生對汽車電子控制相關(guān)知識的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生主動完成知識的學(xué)習(xí)。根據(jù)以上原則，確定出課程設(shè)計題目如表1所示。課程設(shè)計開始之前，提前一個月公布課程設(shè)計題目，通過適當(dāng)?shù)陌才藕徒M織，學(xué)生可根據(jù)題目組成5-6人的團隊，并且給各團隊充分的自由，讓團隊成員集思廣益，提出題目構(gòu)成想法，并可參考指導(dǎo)老師的建議共同完善。由于構(gòu)思時間充分，團隊成員群策群力，最后在課程設(shè)計開始時可得到最佳的項目方案。

表1 汽車單片機課程設(shè)計題目

編號 題目名稱

1 汽車車窗控制電路設(shè)計

2 汽車車燈控制電路設(shè)計

3 汽車發(fā)動機點火模型控制電路設(shè)計

4 汽車發(fā)動機噴油模型控制電路設(shè)計

5 汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量電路設(shè)計

6 汽車?yán)鋮s液溫度測量電路設(shè)計

（二）培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力

在確定題目方案后，就要根據(jù)題目對相應(yīng)控制電路進行具體設(shè)計。首先利用 Proteus 和 Keil 兩款軟件的聯(lián)調(diào)來完成控制電路的仿真設(shè)計，雖然能看到虛擬仿真的運行結(jié)果，但是仿真環(huán)境過于理想化，許多電路設(shè)計出現(xiàn)的實際問題在仿真中是遇不到的，理想仿真結(jié)果與產(chǎn)品實際的運行結(jié)果之間存在很大偏差。為了有效避免仿真設(shè)計的缺陷，利用實驗室的單片機開發(fā)板實現(xiàn)硬件電路的設(shè)計與調(diào)試，這樣大大提高了設(shè)計效率。

（三）培養(yǎng)學(xué)生實現(xiàn)能力

所設(shè)計的電路在仿真軟件及硬件開發(fā)板運行通過后，在PROTEL軟件上繪制控制電路原理圖并生成相應(yīng)的PCB文件圖打印出來，利用制板機將PCB圖轉(zhuǎn)印在銅板上，使用鹽酸和雙氧水等腐蝕劑對銅板進行腐蝕，利用鉆孔機對電路板打孔，并將事先準(zhǔn)備好的元器件手工焊接在電路板上。這一環(huán)節(jié)使學(xué)生能夠正確識別和使用元器件，掌握了手工制板并進行相應(yīng)電氣連接，按照電路功能模塊進行調(diào)試，能夠有效分析和排除相應(yīng)故障，最終實現(xiàn)題目相應(yīng)功能。

（四）培養(yǎng)學(xué)生運作能力

在完成題目要求的設(shè)計任務(wù)后，也要做好軟硬件實物的展示工作，課題項目負責(zé)人作為主講人，團隊成員協(xié)助課題演示，對題目的設(shè)計方案、研究思路、關(guān)鍵技術(shù)、工作原理、研究成果、存在的問題等內(nèi)容等進行公開匯報，在此過程中，指導(dǎo)老師及其他同學(xué)可以不時提問，這樣互動問答可以鞏固學(xué)生對相關(guān)知識的理解和綜合運用能力。

三、課程設(shè)計改革的實施效果

對汽車單片機課程設(shè)計改革方案我們實施了一年，新方案得到我院2012級汽車服務(wù)工程本科專業(yè)學(xué)生的支持和歡迎，取得了很好的教學(xué)效果。

激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，他們主動參與熱情非常高，在整個課程設(shè)計期間實驗室使用率非常高，學(xué)生考勤率很好，特別是當(dāng)其作品通過驗收后，學(xué)生充滿成就感，圖2為汽車車燈控制電路實物作品。

在本課程設(shè)計要求學(xué)生利用單片機完成與汽車電子控制技術(shù)相關(guān)實用電路的設(shè)計，通過在Proteus軟件及實驗開發(fā)板上進行試做調(diào)試成功后，再進行印制電路的設(shè)計制作并完成產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢測，從中對學(xué)生進行產(chǎn)品設(shè)計、制作、工藝等方面的一系列綜合訓(xùn)練。

圖2 汽車車燈控制電路實物作品

【參考文獻】

[1]朱向慶，胡均萬，增輝，等.工程教育模式的微型項目驅(qū)動教學(xué)法研究[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29（11）

[2]曹海平，管圖華.基于CDIO理念的電工電子實訓(xùn)教學(xué)改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2013，32（1）

【基金項目】2015年度廣西教育廳教改B類項目（2015JGB436）;2014年度廣西高等教育教學(xué)改革工程項目（2014JGZ152）;2014年度廣西壯族自治區(qū)教育廳立項項目（LX2014466）;2013年度桂林航天工業(yè)學(xué)院校級教學(xué)改革研究項目（2013JB11）

篇2

關(guān)鍵詞：工學(xué)結(jié)合；單片機課程；開發(fā)與建設(shè)

一、單片機課程的性質(zhì)與作用

單片機是工科應(yīng)用電子技術(shù)、電氣自動化、機電一體化等專業(yè)的一門專業(yè)課，它是為從事電子產(chǎn)品、機電產(chǎn)品的生產(chǎn)與研發(fā)企業(yè)培養(yǎng)具有單片機應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計、分析、調(diào)試和制作能力的實踐型人才而開設(shè)的課程。圖1是以應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)為例，從職業(yè)崗位能力、典型工作任務(wù)等方面闡述單片機在專業(yè)課程體系的地位?！秵纹瑱C應(yīng)用技術(shù)》是應(yīng)用電子專業(yè)的核心課程，并且是綜合性很強的實踐課程，需要綜合《電子應(yīng)用技術(shù)》等其它專業(yè)核心課程的知識和技能，結(jié)合單片機的應(yīng)用技能，解決電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造領(lǐng)域的實際問題。單片機課程學(xué)習(xí)的最終目的是用來設(shè)計電子產(chǎn)品或機電產(chǎn)品，它培養(yǎng)的目標(biāo)是本專業(yè)較高層次職業(yè)崗位的需要：電子產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)。

二、單片機應(yīng)用技術(shù)課程開發(fā)與建設(shè)的基本做法

1.立足電子產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)崗位，以產(chǎn)品設(shè)計過程為抓手開展課程建設(shè)。單片機課程在行動領(lǐng)域的職業(yè)能力（崗位）主要體現(xiàn)在：單片機應(yīng)用產(chǎn)品的硬件設(shè)計能力、軟件編程能力和檢測調(diào)試能力。這三者之間內(nèi)在聯(lián)系緊密，電子產(chǎn)品功能的實現(xiàn)需要通過對硬件、軟件的綜合調(diào)試才能實現(xiàn)，三者有機地融匯于產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中。通過產(chǎn)品的設(shè)計制作過程可以使三者得到系統(tǒng)的培訓(xùn)。單片機應(yīng)用技術(shù)的工作課程實質(zhì)上就是用單片機設(shè)計產(chǎn)品的過程。［1］

2.校企合作，共建課程。我們深入淮安市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)大型電子企業(yè)（引進的外資企業(yè)：富士康電子科技有限公司、達方電子有限公司等）以及本地有實力的電子企業(yè)（洪澤瑞特電子設(shè)備有限公司、金湖紅光儀表集團有限公司等），與這些企業(yè)生產(chǎn)一線專門從事單片機產(chǎn)品研發(fā)的工程技術(shù)人員共同探討怎樣培養(yǎng)職業(yè)崗位能力，使它更能貼近職業(yè)崗位的需要，研究制定課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計劃以及課程建設(shè)的項目，并聘請他們擔(dān)任實踐教學(xué)的老師，指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計，和校內(nèi)教師共同組建課程建設(shè)小組。同時調(diào)查了解本專業(yè)學(xué)生在企業(yè)的工作情況，與畢業(yè)生座談交流，通過他們的切身體會，對我們以往的課程建設(shè)提出建設(shè)性的寶貴意見。

3.構(gòu)建職業(yè)能力、職業(yè)素質(zhì)和工程意識三者合一的能力培養(yǎng)模式。電子產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)不僅僅是一個產(chǎn)品的開發(fā)過程，對企業(yè)來說還是一個企業(yè)行為，是一個系統(tǒng)工程，與實驗室里開展的實驗項目有本質(zhì)的不同，不僅需要學(xué)生具備相應(yīng)的職業(yè)能力，還需具備必要的職業(yè)素質(zhì)和工程意識。根據(jù)單片機產(chǎn)品開發(fā)過程推演出的職業(yè)能力有：產(chǎn)品的功能分析與分解、資料的檢索與使用能力、單片機資源的調(diào)配能力、硬件電路的設(shè)計能力、編程軟件的使用能力、程序設(shè)計與調(diào)試能力、產(chǎn)品的制作調(diào)試能力以及技術(shù)文件的編制能力等。職業(yè)素質(zhì)是基于企業(yè)文化推演出的嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范、團結(jié)協(xié)作、拓展創(chuàng)新等職業(yè)素養(yǎng)，基于工程推演出了成本、安全性、可靠性、節(jié)能環(huán)保等工程意識，并將這些職業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)和工程意識融入我們的教學(xué)當(dāng)中，構(gòu)建三者合一的能力培養(yǎng)模式。圖2為職業(yè)能力、職業(yè)素質(zhì)和工程意識三者合一能力培養(yǎng)模式結(jié)構(gòu)圖。

三、系統(tǒng)化學(xué)習(xí)情境設(shè)計與實施

1.系統(tǒng)化學(xué)習(xí)情境設(shè)計。從企業(yè)單片機應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)過程提煉出的任務(wù)環(huán)節(jié)依次為：產(chǎn)品的功能分析與方案設(shè)計、器件及資料準(zhǔn)備、功能電路設(shè)計、功能程序設(shè)計、產(chǎn)品功能硬件軟件聯(lián)合調(diào)試、產(chǎn)品制作、產(chǎn)品測試，這是一個完整的系統(tǒng)工程。工作過程行動導(dǎo)向課程體系也要求學(xué)習(xí)情境是一個完整的項目制作［2］，兩者在內(nèi)涵上是一致的。我們選取三個電子產(chǎn)品，以它們設(shè)計開發(fā)的過程為載體，結(jié)合單片機的知識點和應(yīng)用技能組織教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)情境。三個產(chǎn)品是：循環(huán)流水燈（以霓虹燈位原型）、電子鐘（以電子表為原型）、溫度測量控制系統(tǒng)（測量控制是單片機最廣泛的應(yīng)用）。由簡單到綜合，分別對應(yīng)于單片機學(xué)習(xí)過程中的三個階段：“入門”、“基礎(chǔ)”、“拓展”。三個學(xué)習(xí)情境的實施過程在步驟上是重復(fù)的，在內(nèi)容上是包含遞進的，是一個螺旋上升的學(xué)習(xí)過程，符合人的認(rèn)知規(guī)律。圖3為以產(chǎn)品設(shè)計制作過程為載體設(shè)計的單片機課程系統(tǒng)化學(xué)習(xí)情境，學(xué)生通過三個階段的學(xué)、做、練一體的訓(xùn)練，可以達到單片機應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用崗位職業(yè)能力的要求。

2.學(xué)習(xí)情境的組織實施。為便于課堂教學(xué)的組織實施，依照單片機應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的環(huán)節(jié)，結(jié)合單片機知識點和應(yīng)用技能將每一個學(xué)習(xí)情境分解為幾個學(xué)習(xí)任務(wù)，如表1所示。在每個任務(wù)里學(xué)習(xí)相關(guān)的單片機知識點，進行相應(yīng)的實踐制作活動，完成相應(yīng)的職業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)和工程意識的訓(xùn)練，每個學(xué)習(xí)情境最后的學(xué)習(xí)任務(wù)都是對前面任務(wù)的綜合。每個學(xué)習(xí)任務(wù)都按照“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”工作過程步驟實施教學(xué)，在“做”中“學(xué)”，在“學(xué)”中“練”［3］，以練促學(xué)，全面提高學(xué)生單片機的應(yīng)用能力。

3.考核評價。對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評價考核分為兩部分：過程考核和綜合考核。過程考核是在每個學(xué)習(xí)任務(wù)實施過程中進行現(xiàn)場考核，對每個學(xué)習(xí)任務(wù)編制詳細的過程考核表，內(nèi)容包括：知識點、應(yīng)用技能、學(xué)習(xí)態(tài)度和效果，考核方式采取學(xué)生互評和老師檢查評價，最后由老師綜合考核情況給出過程考核的成績，過程考核成績占總成績的70%。綜合考核是在所有學(xué)習(xí)任務(wù)完成后，通過以其它電子產(chǎn)品的設(shè)計為課題，給出產(chǎn)品的功能要求和技術(shù)指標(biāo)，由學(xué)生按照單片機應(yīng)用產(chǎn)品的實施環(huán)節(jié)寫出的完整實施過程報告，以檢驗學(xué)生對單片機知識的掌握，綜合運用能力和創(chuàng)新思維，綜合考核成績占總成績的30%，由老師評定。

參考文獻：

［1］ 姜大源.關(guān)于工作過程系統(tǒng)化課程結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)［J］.職教通訊，2006，（1）：7-9.

［2］ 王朝霞.“基于工作過程以行動為導(dǎo)向”的學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程方案設(shè)計［J］.教育理論與實踐，2009，（1）：48-50.

篇3

［論文摘要］文章分析了電子信息工程專業(yè)單片機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，認(rèn)為提高設(shè)計性實驗開設(shè)的質(zhì)量是教學(xué)改革的重點，指出設(shè)計性實驗開設(shè)中要注意理論與實驗的銜接、驗證性實驗與設(shè)計性實驗的銜接、課堂與課外的銜接，并不斷完善適合設(shè)計性實驗的評價體系，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。  

電子信息工程專業(yè)作為實踐性、應(yīng)用性非常強的理工科專業(yè)，學(xué)生必須具備扎實的基礎(chǔ)理論知識，具有較強的實驗技能，今后才能順利地從事電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的維護和研發(fā)。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，必須十分重視相關(guān)課程的建設(shè)，搞好實驗教學(xué)改革。而單片機原理與接口技術(shù)課程作為電子信息專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，其應(yīng)用性非常強，設(shè)計性實驗開設(shè)質(zhì)量對于學(xué)生今后就業(yè)、工作至關(guān)重要。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

單片機原理與接口技術(shù)課程是電子信息工程專業(yè)核心課程之一，理論的重要性不言而喻，但在實驗教學(xué)方面大都還是停留在傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ缴?，離培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新精神還有差距。很多學(xué)生反映，課程學(xué)習(xí)下來理論基本掌握了，驗證性實驗也能順利完成，但要真正完成一個實際項目時，卻無從入手。出現(xiàn)這種現(xiàn)象原因是多方面的，筆者認(rèn)為主要有：

1.教學(xué)模式方面的原因。傳統(tǒng)教學(xué)方式中，教師主要注重于理論的完整性和知識結(jié)構(gòu)的完備性。理論上從單片機的結(jié)構(gòu)講起，然后講匯編指令和c語言編程，再講硬件接口及相關(guān)的程序編寫，最后講一兩個實例，課時也就差不多用完了，再想講其他東西就沒有時間了。實驗也注重基本原理和基本方法的訓(xùn)練，為了讓學(xué)生認(rèn)識單片機的基本組成和基本指令，所開出的實驗就占了大部分實驗課時，最后只能做幾個綜合性實驗或做一個簡單的設(shè)計，這樣就結(jié)束了整個課程的學(xué)習(xí)。

2.教師方面的原因。自從高校擴招以后，學(xué)生的數(shù)量劇增，而教師并沒有同比例增長，教師承擔(dān)的課時量太大，教學(xué)壓力過重。具體到單片機原理與接口技術(shù)這類專業(yè)性和實驗性都非常強的課程，存在著精力投入不夠的問題。如果要改革實驗教學(xué)的模式，以設(shè)計性實驗為主的話，教師就要投入非常多的精力。

3.評價體系方面的原因。就評價體系而言，目前通行的仍然是以分?jǐn)?shù)的高低來評價學(xué)生學(xué)習(xí)成績的好壞。一般采用平時成績、實驗成績、考試成績各占總成績的一定比例來得到學(xué)生課程的最后得分。對有些課程來說這種方法是比較科學(xué)的，但對單片機原理與接口技術(shù)課程，就會存在這些問題：學(xué)生成績不低，但一旦面臨實際問題時，無從入手，沒有達到本課程的教學(xué)目標(biāo)。

二、解決對策

為提高單片機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，筆者認(rèn)為，提高設(shè)計性實驗開設(shè)的質(zhì)量是教學(xué)改革的重點，應(yīng)該從以下幾點來改革：

1.教學(xué)模式。提出和采用新的教學(xué)模式，實驗開設(shè)要特別注重開出的設(shè)計性實驗質(zhì)量。新的教學(xué)模式主要包含理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個方面。在理論教學(xué)中，單片機的結(jié)構(gòu)和基本指令講解要精，應(yīng)通過實例來將相關(guān)的知識串起來，力求通過具體實例的講解達到以較少的理論課時就讓學(xué)生真正掌握單片機的結(jié)構(gòu)和指令的目的。在實驗方面，則采用以開設(shè)設(shè)計性實驗為主、驗證性實驗為輔的方法，并提高實驗課的課時數(shù)。適量開設(shè)驗證性實驗，在課堂內(nèi)只做1～2個，而將大部分實驗內(nèi)容放在課堂外，由學(xué)生通過開放實驗室單獨完成。增加較多的設(shè)計性實驗，供學(xué)生選做，在教師精心指導(dǎo)下，讓學(xué)生在課外準(zhǔn)備，課內(nèi)完成，切實提高學(xué)生的實戰(zhàn)技能。

2.教師自身的定位。教師應(yīng)自覺提高自身做項目的能力，并保證足夠的精力投入到教學(xué)中去。教師要注重平時積累，一方面，要自己動手，精心制作好幾個作品。另一方面，也可以通過提出選題，指導(dǎo)學(xué)生去做，將完成后的作品及文檔全部存檔。只要通過2～3年的積累，就可以形成難度、層次區(qū)分較為合理的項目選題庫和作品庫，既為后續(xù)班級的教學(xué)創(chuàng)建了良好的條件，對后續(xù)學(xué)生的實驗起到示范和引領(lǐng)作用，又為今后的教學(xué)工作減輕了負擔(dān)。要做好這些，就要求教師充分明確自身職責(zé)，牢固樹立以教學(xué)為中心的觀念，保證有足夠的精力投入教學(xué)中。

3.評價體系。作為評價體系，要改變傳統(tǒng)的基本是以分?jǐn)?shù)論英雄的模式。單片機原理與接口技術(shù)課程如果只是掌握了一些理論知識而沒有實戰(zhàn)能力，分?jǐn)?shù)再高都不能算是學(xué)好。作為對學(xué)生的評價，筆者認(rèn)為一定確立以實踐能力為主體的評價體系，通過對學(xué)生做的項目難易程度、項目完成的效果等驗收情況來給出合適的評價。

三、設(shè)計性實驗開設(shè)與評價體系建立中要注意的幾個問題

想搞好單片機原理與接口技術(shù)課程建設(shè)，提高學(xué)生的實戰(zhàn)能力，就要以設(shè)計性實驗的開設(shè)為重點來進行整體設(shè)計。筆者認(rèn)為需要特別注意抓好以下四個銜接：

1.理論與實驗的銜接。理論教學(xué)是單片機原理與接口技術(shù)課程教學(xué)中必不可少的組成部分，但其開設(shè)方式不能采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，而應(yīng)設(shè)計出一種項目教學(xué)或稱為專題講授的形式來進行。首先，要講透基礎(chǔ)部分，筆者認(rèn)為可以分成單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、單片機的指令系統(tǒng)、程序編寫的基本思想、硬件接口構(gòu)建等四個專題進行。其次，要針對課程特點，做好五個簡單項目，如外部中斷的使用、定時器中斷的使用、并口的擴展、串口通信、ad和da轉(zhuǎn)換。最后，要對相關(guān)知識點全面整合，綜合演練，實戰(zhàn)2～3個較為復(fù)雜的綜合性項目，進行原理圖分析、算法設(shè)計和程序分析，并制作出作品進行演示。按這種思路設(shè)計，理論教學(xué)大致課時數(shù)為36～48個課時，實驗課時數(shù)為24～36個課時。

據(jù)此分析，實驗教學(xué)則應(yīng)充分重視設(shè)計性實驗的開設(shè)。與理論教學(xué)相對應(yīng)，每講完一個項目，就要依托該項目開設(shè)一個設(shè)計性實驗，每個實驗3～5個課時。通過簡單的5個項目和較復(fù)雜的2～3個項目的訓(xùn)練后，學(xué)生能掌握單片機開發(fā)和設(shè)計與實物制作的基本方法和技能。當(dāng)積累了2～3年后，有了很多已成功的項目可參照時，不同的學(xué)生就可以選做不同的設(shè)計性項目。在進行單片機原理與接口技術(shù)的課程設(shè)計時，則應(yīng)要求學(xué)生在設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上進一步深化，將多個部分綜合在一起設(shè)計制作一個更復(fù)雜、具有較完備功能的實際系統(tǒng)。這是一個由理論出發(fā)，通過基礎(chǔ)實驗、簡單的設(shè)計性實驗、復(fù)雜的設(shè)計性實驗，最后完成復(fù)雜的課程設(shè)計過程，符合循序漸進的教學(xué)規(guī)律，實現(xiàn)了該課程理論與實踐的完美結(jié)合。在此過程中，設(shè)計性實驗的開設(shè)基本覆蓋了單片機原理與接口技術(shù)課程的所有知識點，使學(xué)生牢固掌握基本理論，熟練掌握基本設(shè)計思路，綜合應(yīng)用基本設(shè)計方法，從而達到學(xué)以致用的根本目的。

2.驗證性實驗與設(shè)計性實驗的銜接。驗證性實驗是指為驗證已經(jīng)學(xué)習(xí)過的理論知識所設(shè)置的實驗；設(shè)計性實驗是指給定實驗?zāi)康囊蠛蛯嶒灄l件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗。驗證性實驗作為一種傳統(tǒng)的教學(xué)方法，在現(xiàn)在的實驗教學(xué)中也還有一定的作用，可為設(shè)計性實驗的開設(shè)提供一些必要的基礎(chǔ)。現(xiàn)在的驗證性實驗一般是在相應(yīng)的實驗箱上完成，通過開設(shè)1~2個驗證性實驗可讓學(xué)生了解單片機的基本構(gòu)成和基本工作原理，所以在開設(shè)設(shè)計性實驗前開設(shè)驗證性實驗是非常必要的。同時，一些設(shè)計性實驗的開設(shè)可在實驗箱上對驗證性實驗進行改造而成，特別是對于開始的簡單的設(shè)計性實驗更是如此。比如一些驗證性實驗，所有的電路硬件在實驗箱中是現(xiàn)成的，同時給出相應(yīng)的實驗程序范例，學(xué)生就可以在實驗箱上進行驗證，對所做實驗的功能進行分析。教師只需要在理論教學(xué)時將程序流程圖和涉及的算法講述清楚，最后要求學(xué)生去編寫程序，然后再進行功能驗證即可。采用這么一種由驗證性實驗作為基礎(chǔ)并進行改造的方法對于以基本原理的掌握為目標(biāo)的簡單的設(shè)計性實驗具有很強的可操作性，有利于驗證性實驗到設(shè)計性實驗的自然銜接。

3.課堂與課外的銜接。設(shè)計性實驗開設(shè)要做好課堂與課外的銜接。因為設(shè)計性實驗是要學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗，所有的實驗方案不可能僅在幾個課時的實驗課上完成，主要工作要在課外完成。一方面，實驗方案的制訂、原理圖的設(shè)計、實物的制作等主要在課外完成，實驗課中主要是在教師的指導(dǎo)下進行調(diào)試和測試。另一方面，設(shè)計性實驗很難一次性成功，往往需要多次嘗試、反復(fù)修正才行，這些必須在課外完成。要使設(shè)計性實驗真正達到較好的效果，除了在理論教學(xué)中要注重和實驗教學(xué)銜接外，課外的銜接尤其重要，要做好實驗室開放，讓學(xué)生在課外能夠較方便地利用實驗室的資源，也應(yīng)鼓勵學(xué)生采購一些比較簡單的單片機開發(fā)工具，如簡易開發(fā)版、燒錄器等。

4.評價標(biāo)準(zhǔn)的再定位與評價體系建立的思路。驗證性實驗往往只涉及一門課程的一個章節(jié)或一個知識點的內(nèi)容，學(xué)生通過驗證性實驗，可以使所學(xué)理論知識具體化和形象化，加深對所學(xué)知識的理解與掌握，培養(yǎng)基本動手能力。設(shè)計性實驗突出它的自主設(shè)計性，可以是單一知識的運用，也可以是多知識點的綜合運用，給出實驗?zāi)康?、要求和實驗條件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)，所以設(shè)計性實驗帶有試探性、研究性，在時間上也需要課內(nèi)與課外相結(jié)合。

由于驗證性實驗與設(shè)計性開設(shè)的目標(biāo)不同，所以最終的考核方式也不同。對于驗證性實驗，教師可以直接根據(jù)學(xué)生所做的實驗報告評判其實驗成績。傳統(tǒng)的做法是百分制。一般每個實驗成績包括三個部分：實驗預(yù)習(xí)（20分）、實驗操作（40分）、實驗報告（40分）。使用傳統(tǒng)的百分制，可以評價學(xué)生是否掌握了基本理論和設(shè)計方法。但設(shè)計性實驗所涉及的知識點數(shù)量不同，綜合運用的效果不同，設(shè)計方案是否得當(dāng)，步驟是否簡易可行，實驗的成本、效率是否令人滿意等等，都不能一概而論，因此需要結(jié)合各方面進行綜合的評定。設(shè)計性實驗的考核要貫穿這樣一個原則：淡化結(jié)果，注重過程。對于設(shè)計性實驗我們更重視學(xué)生在整個設(shè)計過程中的表現(xiàn)，而測定結(jié)果只作為考核的次要因素。學(xué)生在設(shè)計方案中是否有獨到新穎的想法，整個實驗思路邏輯是否清楚，實驗過程是細節(jié)嚴(yán)密還是顧此失彼，結(jié)果是否可信等都是評定設(shè)計實驗成績的重要因素?？己酥幸浞止膭詈涂隙▽W(xué)生在設(shè)計過程中所表現(xiàn)出的敢于挑戰(zhàn)、主動學(xué)習(xí)、大膽創(chuàng)新的精神，以及由此帶來的思維水平和實踐水平的全面提高。

因此，設(shè)計性實驗不宜采用傳統(tǒng)的百分制，筆者認(rèn)為，宜采用優(yōu)、良、中、及格、不及格5個檔次來進行評定。首先明確“優(yōu)”和“及格”的標(biāo)準(zhǔn)，在“優(yōu)”的標(biāo)準(zhǔn)下，適當(dāng)下降一點作為“良”的標(biāo)準(zhǔn)，“及格”標(biāo)準(zhǔn)高一點作為“中”，達不到“及格”標(biāo)準(zhǔn)的就判定為“不及格”。比如，每一個項目都設(shè)定多個指標(biāo)，完全達到指標(biāo)并有所創(chuàng)新的評為“優(yōu)”；完全達到指標(biāo)而無創(chuàng)新的可評為“良”；實現(xiàn)主要指標(biāo)可評為“中”；實現(xiàn)部分指標(biāo)，能體現(xiàn)設(shè)計者掌握了基本相關(guān)基礎(chǔ)知識則可評為“及格”；沒有實現(xiàn)任何指標(biāo)，或沒有做的評定為“不及格”。這樣就應(yīng)在設(shè)定實驗指標(biāo)上著手，針對具體的實驗進行不同的設(shè)定，才能比較準(zhǔn)確地定性評價學(xué)生的實驗?zāi)芰?，這一點仍需在實踐中不斷探索和改進。

四、結(jié)語

單片機原理與接口技術(shù)課程是電子信息工程專業(yè)至關(guān)重要的專業(yè)核心課程之一，必須更加重視設(shè)計性實驗教學(xué)的改革，提高設(shè)計性實驗開設(shè)的質(zhì)量，做好理論與實驗的銜接，驗證性實驗與設(shè)計性實驗的銜接，課堂與課外的銜接，完善設(shè)計性實驗的評價體系，才能培養(yǎng)出符合社會發(fā)展需要的高素質(zhì)人才。

篇4

關(guān)鍵詞：C+PROTEUS；科技創(chuàng)新；單片機綜合設(shè)計

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）30-0094-02

《單片機應(yīng)用技術(shù)》課程是一門理論與實踐性均很強的學(xué)科，是工科電類專業(yè)一門很重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它將數(shù)字電路和模擬電路的基礎(chǔ)知識、匯編語言及C語言編程技術(shù)、通信原理和微處理器知識等綜合在一起，屬于技術(shù)性、工程性、實踐性很強的一門課程。

《單片機原理及應(yīng)用》課程的特點是涉及硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及知識面較廣，經(jīng)常涉及到電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路原理及編程C語言等知識，因此，要想將課堂所學(xué)的單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用技術(shù)與所學(xué)知識有機融合，能夠在實踐中游刃有余地應(yīng)用，還需要反復(fù)的實際設(shè)計與實踐。針對《單片機原理及應(yīng)用》課程抽象難學(xué)，尤其難于應(yīng)用于實踐開發(fā)的現(xiàn)狀，我們在教學(xué)中注意做到理論聯(lián)系實際，將課堂教學(xué)與科研開發(fā)和科技創(chuàng)新緊密結(jié)合。

在課堂教學(xué)中，初期階段，采用C+PROTEUS的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用C語言編寫應(yīng)用驅(qū)動程序，然后在PROTEUS環(huán)境下仿真運行，逐步理解和領(lǐng)會單片機的設(shè)計思路。在綜合應(yīng)用階段，通過引入實際工程應(yīng)用實例，接觸實際科研項目中設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品，使學(xué)生了解所學(xué)知識的應(yīng)用價值，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化學(xué)生對知識點的理解。

在實踐環(huán)節(jié)，由專業(yè)課教師指導(dǎo)，學(xué)生設(shè)計為主，帶動學(xué)生自己設(shè)計單片機課程的實驗開發(fā)平臺，并在所設(shè)計的開發(fā)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增設(shè)大量綜合性、設(shè)計性實驗，啟發(fā)學(xué)生的思維，以提高學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。同時，在大學(xué)生科技創(chuàng)新和各類電子設(shè)計競賽活動中，積極引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)單片機技術(shù)進行開發(fā)設(shè)計，進而培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力。

通過上述各個環(huán)節(jié)，分層次、分階段，層層深入，真正在單片機課程教學(xué)中做到理論與實踐緊密結(jié)合，真正實現(xiàn)提高學(xué)生應(yīng)用單片機技術(shù)解決實際問題能力，進而探索一條在課程教學(xué)中如何提高大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的可行之路。

一、改革教學(xué)環(huán)節(jié)

1.初期的課堂教學(xué)中，將C語言與PROTEUS軟件有機結(jié)合，提高學(xué)生對單片機的實際應(yīng)用能力。從目前單片機技術(shù)應(yīng)用層面上看，對單片機系統(tǒng)的開發(fā)一般采用C語言完成，因此，在課堂教學(xué)中強化推廣采用C語言進行編程設(shè)計的技術(shù)，并逐步取代原來采用匯編語言進行設(shè)計的模式。從而，提高學(xué)生對單片機技術(shù)的實際應(yīng)用水平。PROTEUS軟件是一種近年來逐漸流行的單片機系統(tǒng)設(shè)計的專業(yè)仿真軟件，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。在單片機教學(xué)初期，采用C語言+PROTEUS仿真的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用C語言編寫應(yīng)用驅(qū)動程序，然后在PROTEUS環(huán)境下，繪制原理圖并仿真運行，觀察設(shè)計效果是否正確，發(fā)現(xiàn)問題在修正編寫的C語言程序，如此反復(fù)，逐步提高學(xué)生控制單片機和設(shè)計單片機系統(tǒng)的能力。

2.綜合應(yīng)用階段，通過工程設(shè)計實例，深化學(xué)生對知識點的理解。作為多年從事單片機課程教學(xué)的教師，具備多年來單片機開發(fā)與實踐的工作經(jīng)驗，在應(yīng)用單片機技術(shù)進行智能儀器儀表開發(fā)上有許多成功的設(shè)計項目，如基于單片機系統(tǒng)設(shè)計的大慶油田的井地電位成像監(jiān)測系統(tǒng)、開關(guān)磁阻電機設(shè)計、過套管電阻率測量儀開發(fā)設(shè)計等等，都是應(yīng)用單片機處理器進行設(shè)計的，在課堂教學(xué)中，結(jié)合上述實際開發(fā)項目，講述單片機的設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)，使學(xué)生直接接觸實際科研項目中設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品，深化學(xué)生對知識點的理解，認(rèn)識到所學(xué)知識的應(yīng)用價值，從而，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生思維。以單片機中應(yīng)用IO端口控制數(shù)據(jù)采集芯片為例：模數(shù)轉(zhuǎn)換器是實際工程應(yīng)用中較為常用的一種數(shù)據(jù)采集芯片，目前，主流的控制數(shù)據(jù)采集芯片的技術(shù)是通過單片機IO引腳控制方式實現(xiàn)，通過單片機的引腳模擬數(shù)據(jù)采集芯片的工作時序，再通過C語言編程，完成對數(shù)據(jù)采集芯片的控制。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生對于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的工作時序圖始終感到很抽象，因此，在編程設(shè)計上往往不知從何入手。我們在教學(xué)中，結(jié)合橫向科研項目“過套管數(shù)據(jù)采集”中數(shù)據(jù)采集，通過實物演示、數(shù)據(jù)讀取實際設(shè)計案例講解，從工程數(shù)據(jù)采集需求，到硬件電路設(shè)計原理，以及最終程序上的編程實現(xiàn)，在講解中，學(xué)生不僅了解了數(shù)據(jù)采集芯片的工作時序邏輯，而且也能夠獨立應(yīng)用單片機IO端口進行數(shù)據(jù)采集接口的設(shè)計。

二、改革實踐環(huán)節(jié)

1.在單片機課程實驗內(nèi)容上更多增設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，提高系統(tǒng)設(shè)計能力。由專業(yè)課教師指導(dǎo)，學(xué)生設(shè)計為主，更多增設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗，以提高學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力。預(yù)計增加設(shè)計性、綜合性實驗：8_8LED點陣掃描輸出實驗、直流電機正反轉(zhuǎn)調(diào)速實驗、基于I2C通信接口的數(shù)據(jù)采集顯示實驗和基于串行通信接口的智能遠程數(shù)字鐘實驗等。通過大量綜合性設(shè)計性實驗，要求學(xué)生自行設(shè)計電路，編寫驅(qū)動控制程序，不僅可以幫助學(xué)生加深對單片機知識結(jié)構(gòu)的理解，而且可以提高基于單片機處理器的系統(tǒng)設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力、學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神。

2.強化單片機綜合課程設(shè)計環(huán)節(jié)，提高應(yīng)用單片機綜合設(shè)計能力。在完成單片機基本課程及實踐基礎(chǔ)上，對機電、自動化、儀器類專業(yè)應(yīng)強化安排綜合課程設(shè)計，以課題項目的形式要求學(xué)生組隊共同完成，采取開放式管理的模式，在2～4周內(nèi)，首先運用所學(xué)電子技術(shù)基礎(chǔ)知識，查閱相關(guān)文獻資料、電子線路參考設(shè)計手冊、電子元器件手冊，進行電路設(shè)計、程序編制，在設(shè)計過程中，鍛煉自己熟練掌握和使用先進的計算機電路仿真軟件工具，提高設(shè)計效率；其次進行電子市場調(diào)研、購買相應(yīng)元器件，完成電路設(shè)計制作、功能調(diào)試、參數(shù)測定、寫出設(shè)計總結(jié)報告；最后由教師組織全班進行設(shè)計交流、現(xiàn)場功能演示和提問答辯，同時教師完成每組的成績評定和設(shè)計總結(jié)，為下次的課程設(shè)計提出合理化建議。在課程設(shè)計的選題上，發(fā)揮廣大教師的積極參與，不斷對課程設(shè)計的題目進行更新，修改課程設(shè)計的內(nèi)容，增加設(shè)計性、綜合性設(shè)計內(nèi)容。目前，開設(shè)的新增加的課程設(shè)計題目包括：模擬交通信號燈控制系統(tǒng)；基于P89C51RD2單片機數(shù)據(jù)采集板卡設(shè)計實現(xiàn)；基于凌陽單片機的音樂播放器設(shè)計開發(fā)實例；公交語音報站播放器設(shè)計；簡單計算器設(shè)計實現(xiàn)；通過大量新穎的具有高技術(shù)含量的綜合設(shè)計，充分調(diào)動學(xué)生的熱情，讓學(xué)生從實驗中既學(xué)到知識，由學(xué)會探索問題進而解決問題，發(fā)揮潛能，提高創(chuàng)造能力。

3.積極引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)單片機技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)生科技創(chuàng)新和各類電子設(shè)計競賽活動。單片機技術(shù)是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的主流技術(shù)，在科技創(chuàng)新和電子設(shè)計競賽中應(yīng)用這些技術(shù)，往往有事半功倍的效果。鼓勵單片機課程學(xué)習(xí)好的同學(xué)積極參與科技創(chuàng)新和電子競賽，應(yīng)用單片機技術(shù)進行相關(guān)項目和題目的設(shè)計，以2013年為例，我校學(xué)生參加北京市電子設(shè)計競賽，設(shè)計中采用單片機技術(shù)進行設(shè)計開發(fā)，獲得二等獎2項、三等獎3項，為學(xué)校爭光。通過學(xué)生間影響，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機技術(shù)的熱情，形成一個較好的學(xué)習(xí)氛圍。

三、結(jié)束語

單片機原理及應(yīng)用課程是一門應(yīng)用性和實踐性很強的專業(yè)課，把握課程特點，了解學(xué)生理解上的薄弱環(huán)節(jié)，通過課堂教學(xué)和實驗環(huán)節(jié)的改革與創(chuàng)新，各個環(huán)節(jié)，分層次、分階段，層層深入，真正在單片機課程教學(xué)中做到理論與實踐緊密結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，將單片機課程教學(xué)中所亟待解決的提高學(xué)生應(yīng)用單片機技術(shù)解決實際問題能力落到實處，進而，使學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實踐能力得到提高。

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篇5

關(guān)鍵詞 系統(tǒng)工程 實踐教學(xué) 課程設(shè)計 單片機 A/D轉(zhuǎn)換芯片

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A

0 前言

實踐教學(xué)是高等應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系中的一個重要環(huán)節(jié)，它對培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和實踐動手能力起著極其重要的意義。實踐教學(xué)包括專業(yè)課程實驗、開放性實驗、課程設(shè)計、電子競賽和畢業(yè)設(shè)計等，其中課程設(shè)計、電子競賽、畢業(yè)設(shè)計按教學(xué)組織大多是由專業(yè)教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。

如何制定人才培養(yǎng)流程，使整個實踐教學(xué)過程做到系統(tǒng)化和整體性，一方面需要合理安排與本專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)類課程相關(guān)的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，另一方面要探索課程設(shè)計、電子競賽、畢業(yè)設(shè)計等專業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)的規(guī)劃，充分?jǐn)U展專業(yè)特色課程相關(guān)的實踐教學(xué)的內(nèi)涵。其中后者是提高學(xué)生動手能力和綜合思考問題最佳方式。

1 以系統(tǒng)工程的思想構(gòu)建專業(yè)實踐教學(xué)體系

系統(tǒng)是由互相關(guān)聯(lián)、互相制約、互相作用的若干組成部分構(gòu)成的具有某種功能的有機整體。系統(tǒng)工程是運用系統(tǒng)思想直接改造客觀世界的一大類工程技術(shù)的總稱。專業(yè)實踐課程活動涉及到學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的整個階段，也可以看作是一項系統(tǒng)工程。為了提高專業(yè)實踐教學(xué)活動的教學(xué)效果，保證專業(yè)知識的可持續(xù)性發(fā)展，就應(yīng)該按照系統(tǒng)工程的思想和方法，協(xié)調(diào)專業(yè)實踐教學(xué)活動中各項因素。在實際工作中，一方面要重視每一項工作，將每一項工作做到位，另一方面要重視各項工作的內(nèi)在聯(lián)系，建立系統(tǒng)的、整體的教學(xué)體系，這樣才能使實踐教學(xué)的功能最大化。

目前在高校的實踐教學(xué)中常見的問題是缺乏大學(xué)四年整體的實踐教學(xué)體系，學(xué)生每一年都在做不同的實驗不同的設(shè)計，設(shè)計的系統(tǒng)性和完整性被割裂開，學(xué)生不能用聯(lián)系的眼光去看全部的設(shè)計，不能體會到各專業(yè)課程之間的聯(lián)系和傳承。針對這一情況，必須做好系統(tǒng)化統(tǒng)籌安排。

結(jié)合各個階段專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，合理安排專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，最大限度激發(fā)學(xué)生的主動性和能動性，是專業(yè)教師必須思考的問題。下文以浙江科技學(xué)院測控專業(yè)某小組四年的課程設(shè)計、專業(yè)實驗和畢業(yè)設(shè)計為例，詳細介紹如何將教師和學(xué)生結(jié)合起來，系統(tǒng)地完成四年的專業(yè)教育。

2 改革與探索――以數(shù)字電壓表的設(shè)計為例

基于系統(tǒng)化工程的實踐環(huán)節(jié)，專業(yè)教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的各個階段，合理安排與專業(yè)課程相對應(yīng)的課程設(shè)計環(huán)節(jié)，有效地發(fā)掘各個環(huán)節(jié)的密切聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)化的設(shè)計理念。

在一年級本科始業(yè)教育和專業(yè)認(rèn)知實習(xí)環(huán)節(jié)，專業(yè)老師提供各種設(shè)計題目供學(xué)生進行分組選擇，這些題目必須具有傳承性的，并且說明各個設(shè)計要用到的專業(yè)知識，比如說電子課程設(shè)計要有電路原理、數(shù)字電路和模擬電路相關(guān)知識；下一階段就要用到單片機和傳感器等知識；再下一個設(shè)計可能要用到虛擬儀器、控制系統(tǒng)等知識，讓學(xué)生在一年級就對本專業(yè)的整體構(gòu)造有感性認(rèn)識，從而激發(fā)他們專研專業(yè)知識的興趣。

2.1 基于ICL7107的多量程直流數(shù)字電壓表的設(shè)計

根據(jù)教學(xué)計劃的安排，在一二年級學(xué)生所接觸的主要是專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生能自由掌控的專業(yè)知識有限，因此在二年級電子課程設(shè)計中，我們要求學(xué)生設(shè)計一款直流數(shù)字電壓表，具體要求是能實現(xiàn)0mV～2V測量范圍。專業(yè)教師只負責(zé)提出任務(wù)以及實現(xiàn)的功能，學(xué)生自行查閱資料，提出解決方案，然后師生一起討論可行性。在實踐中，學(xué)生提出了以ICL7107，ICL7135等芯片不同的解決方案。

2.1.1 數(shù)字電壓表的組成

數(shù)字電壓表基本量程200Mv，可以擴展量程2V和20mV。整個電路設(shè)計沒有超越學(xué)生現(xiàn)有理論知識，學(xué)生有能力獨立完成，同時功能的擴展又要求學(xué)生綜合運用所學(xué)的各門專業(yè)課程，完成復(fù)雜電路的設(shè)計，鍛煉了綜合分析問題并獨立解決問題的能力。

2.1.2 總結(jié)分析

這一階段學(xué)生只能使用電路模電和數(shù)電的相關(guān)知識，結(jié)合電子綜合實驗，學(xué)生查閱資料，了解ICL7107的原理，掌握雙積分式芯片的基本電路的設(shè)計，完成了芯片的供電模塊―― 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計，并可以在此基礎(chǔ)上開拓量程自動切換的功能（如圖1所示）。

2.2 基于單片機的數(shù)字電壓表的設(shè)計

隨著二三年級大量專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以運用的專業(yè)知識更加豐富了，他們可以完成設(shè)計的功能也隨之更加強大。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生延續(xù)前面的設(shè)計，改進了電壓表的設(shè)計。

2.2.1 基于單片機的數(shù)字電壓表的設(shè)計

由于ICL7107沒有BCD碼輸出，沒有像ICL7135那樣的BUSY信號，在與單片機連接時，學(xué)生遇到了障礙，于是又展開了一場討論，如何利用單片機只是完成直流/交流電壓的測試任務(wù)。根據(jù)大量查閱的文獻資料，有學(xué)生提出采用ICL7135芯片的想法，該芯片與ICL7107工作原理相似，是4 1/2位A/D轉(zhuǎn)換器，加上電路ICL7135可組成一個滿量程為2V的數(shù)字電壓表。ICL7135可以采用并行采集方式與單片機系統(tǒng)進行連接。如圖2所示，模擬電壓送到ICL7135進行A/D轉(zhuǎn)換，然后送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管中顯示。其中ICL7135電源部分可以沿用上學(xué)期的直流穩(wěn)壓電源。

2.2.2 總結(jié)分析

現(xiàn)階段可以要求學(xué)生用到所學(xué)的單片機等知識，完成功能更多、精度更高的課程設(shè)計。在單片機等課內(nèi)實驗中，學(xué)生完成了單片機最小實現(xiàn)系統(tǒng)，結(jié)合前期所做的電子課程設(shè)計，學(xué)生可以開發(fā)基于單片機的數(shù)字電壓表。該設(shè)計引入單片機編程實現(xiàn)從數(shù)字量編碼轉(zhuǎn)換到七段譯碼，最后送到數(shù)碼管顯示輸出測量結(jié)果。學(xué)生利用單片機最小實現(xiàn)系統(tǒng)，擴展單片機系統(tǒng)的應(yīng)用，專業(yè)知識得到了綜合運用。

2.3 基于ICL7135的畢業(yè)設(shè)計

ICI7107/7135都是CMOS雙積分A/D轉(zhuǎn)換芯片，可以轉(zhuǎn)換輸出 000個數(shù)字量，對外提供6個輸入、輸出控制信號。因此，除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接受/ 發(fā)送器、微處理器或其他控制電路連接使用。

因此，在選做畢業(yè)設(shè)計題目過程中，學(xué)生對需要進行模擬信號處理的設(shè)計中大多選用這兩款芯片，如圖3所示，在選用ICL7135作為A/ D 轉(zhuǎn)換器，模擬信號由傳感器采集，由ICL7135 轉(zhuǎn)換后數(shù)字量送入單片機，由單片機對ICL7135 輸出的信號進行處理，在數(shù)碼顯示管（LED）上顯示。并可通過鍵盤輸入溫度設(shè)定值。單片機根據(jù)設(shè)定溫度進行相關(guān)運算（如PID、模糊運算等），產(chǎn)生控制信號。

當(dāng)然還可以挖掘更多的基于ICL7107和7135的應(yīng)用的實例，這里我們致力于讓學(xué)生對知識點的綜合運用，當(dāng)他們能用課堂上所學(xué)到的知識，系統(tǒng)地解決一個實際的問題，這里面的滿足感和成就感能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，提高學(xué)習(xí)效率。

篇6

中圖分類號:TN911-33; TP311 文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0074-03

Application of Proteus Software in Theoretical and Practical Teaching about Embedded Syetems

WANG Zhong, QIN Ying-lin

(Department of Computer Science and Technology, Shandong Jianzhu University, Jin’an 250101, China)

Abstract: The introduction of Proteus software into all the teaching steps in the course of the embedded systems is proposed to solve the problems of the teaching difficulties and high cost of teaching for the course of the embedded systems. The method proposed in this article is performed in the classroom teaching. The prupose is to let the students master the design of hardware systems gradually and improve the students' abilities. The model design of dynamic simulation can be applied to the graduation projects and innovative design. The application of Proteus software in embedded system teaching can reduce the teaching cost and improve the teaching effect.

Keywords: computer application; embedded system; Proteus; keil

0 引 言

嵌入式系統(tǒng)是一門涉及計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機軟件以及其他相關(guān)電子技術(shù)的綜合技術(shù)。目前,嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為最熱門的技術(shù)之一,各類企業(yè)對具備嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)能力人才的需求量非常旺盛。在目前各高校開設(shè)的嵌入式系統(tǒng)課程中,普遍采用的微處理器是8位的單片機8051,32位ARM7TDMI核的飛利浦NXP LPC系列和三星S3C44B0芯片。首先以單片機作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計學(xué)習(xí)的入門,掌握了基本的概念和設(shè)計方法之后,再把ARM7內(nèi)核CPU作為一種“功能更強大的單片機”,無縫升級到流行的ARM平臺。

傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué),課堂環(huán)節(jié)多是純理論教學(xué),實踐環(huán)節(jié)一般也是使用傳統(tǒng)的實驗箱,實驗項目較少,內(nèi)容固定,創(chuàng)新手段不足,很難為學(xué)生的創(chuàng)新實踐創(chuàng)造良好的實驗平臺。鑒于傳統(tǒng)教學(xué)模式中面臨的問題,在課堂教學(xué)、實驗、畢業(yè)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計中引入Proteus軟件,可達到事半功倍的效果。

1 Proteus軟件介紹

Proteus是由英國Labcenter公司開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)仿真及開發(fā)平臺,該軟件具有以下特點[1-3]:

(1) 能進行智能原理布圖;進行單片機軟件調(diào)試和單片機與電路的協(xié)同仿真;滿足單片機軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 支持常見的單片機類型和飛利浦公司ARM7(LPC系列)處理器及常見的器件如8255,ADC0809。

(3) 可以與Keil μVersion 3,ADS1兩個集成開發(fā)環(huán)境結(jié)合,把用匯編和C語言編寫的程序編譯后,進行軟、硬件結(jié)合的系統(tǒng)仿真。

2 Proteus軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

在教學(xué)環(huán)節(jié)中,教師可以將Proteus和Keil 建立的虛擬實驗平臺搬到課堂上,將實踐教學(xué)與理論教學(xué)融為一體,從而改進教學(xué)效果[4]。下面是一個實際的課堂案例。

在講述外部中斷處理過程時,將Proteus 和Keil 聯(lián)調(diào),通過仿真步驟,可以將單片機處理中斷的軟件執(zhí)行過程和單片機內(nèi)部資源變化的情況以直觀、清晰的畫面呈現(xiàn)給學(xué)生,從而帶來單純理論分析難以達到的效果。

匯編程序如下:

ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0003H

AJMP INT0

ORG 0100H

MAIN: MOV IE,#0FFH ;開中斷

SETB IT0 ;INT0 為邊沿觸發(fā)方式

SJMP $INT0: CPL P1.0

RETI

END

全速運行Protues,可以看到Proteus 中電路的按鍵閉合時,P3.2 引腳產(chǎn)生一個下跳沿,PC=0x0003H,指向AJMP INT0 轉(zhuǎn)移指令,堆棧指針SP=0.9H,數(shù)據(jù)存儲器的08H 和09H 單元存放著01H 和05H,即存放了下一條指令的地址。由此學(xué)生可以知道,當(dāng)發(fā)生外部中斷請求時,程序會自動保存斷點的地址,同時程序?qū)D(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序的入口地址。由于是外部中斷0產(chǎn)生的中斷請求,因此程序會轉(zhuǎn)移到外部中斷0 的入口地址0003H 單元。而AJMP INT0 是一轉(zhuǎn)移指令,所以程序會轉(zhuǎn)移到標(biāo)號INT0 處,即真正的中斷服務(wù)程序。隨著CPL P1.0 指令的執(zhí)行,Proteus 電路圖中的發(fā)光二極管會改變當(dāng)前的狀態(tài)。當(dāng)程序執(zhí)行完RETI后,PC=0x0105H,說明中斷程序執(zhí)行完后,程序又回到斷點的位置。RETI 指令能把斷點地址取出,送回到程序計數(shù)器PC 中去。至此,一個完整的中斷處理過程執(zhí)行完畢。

通過外部中斷執(zhí)行的例子可以看出,在課堂上使用Protues 和Keil 聯(lián)調(diào)建立的實驗平臺[5],許多抽象概念都可以以直觀的方式介紹給學(xué)生,使得學(xué)生不僅能夠觀察到軟件執(zhí)行時單片機內(nèi)部的I/O 口和存儲器的變化,還能夠觀察到軟件程序和電路互動的過程。

3 Proteus軟件在實驗和課程設(shè)計中的應(yīng)用

現(xiàn)有的單片機實驗教學(xué)環(huán)節(jié)通常包括2個部分:課內(nèi)實驗和課程設(shè)計。所有這些實驗都是在實驗箱上完成的。由于硬件實驗箱的結(jié)構(gòu)固定,資源有限,學(xué)生在做實驗時無法將所學(xué)的知識融會貫通。所以到課程設(shè)計階段,很多學(xué)生無法完成綜合性實驗。采用Proteus 軟件仿真可以彌補硬件實驗的不足?；赑roteus的實驗可以分為以下3個階段逐步完成[6]。

(1) 驗證階段。主要讓學(xué)生熟悉Proteus與Keil軟件環(huán)境,使學(xué)生對單片機虛擬系統(tǒng)仿真有感性認(rèn)識。實驗指導(dǎo)書給出實驗任務(wù)與要求、Proteus實驗原理圖、實驗操作步驟、多媒體課件、程序流程圖及程序源代碼等。學(xué)生根據(jù)實驗步驟或?qū)嶒灢僮麂浵襁M行實驗操作、實驗調(diào)試,并觀察程序運行結(jié)果。

(2) 設(shè)計階段。主要培養(yǎng)學(xué)生用Proteus繪制系統(tǒng)原理圖,以及用Keil進行源程序設(shè)計的能力。實驗指導(dǎo)書給出實驗任務(wù)與要求、實驗原理圖。學(xué)生根據(jù)實驗原理圖用Proteus繪制硬件電路圖,按照實驗要求設(shè)計程序,在Keil環(huán)境編寫源代碼,調(diào)試成功,加載程序到Proteus硬件圖仿真。仿真成功后按照實驗原理圖在實驗箱上搭建硬件電路,加載程序,觀察實驗現(xiàn)象,并與仿真結(jié)果相比較。

(3) 綜合階段。主要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及主觀能動性,提高學(xué)生創(chuàng)新能力。學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)及要求設(shè)計硬件電路(包括CPU選型、元器件選型及參數(shù)設(shè)置、電路連接等)并繪制Proteus硬件原理圖;根據(jù)硬件功能模塊進行軟件設(shè)計(包括系統(tǒng)原理框圖、程序流程圖及源代碼編寫等)。軟硬件設(shè)計完成后,進行兩者間聯(lián)調(diào),充分利用Proteus與Keil的聯(lián)合仿真功能,及時發(fā)現(xiàn)并改正硬件電路或程序源碼的錯誤。系統(tǒng)仿真成功后,再制作實物。

在課程設(shè)計環(huán)節(jié)中,要求學(xué)生在Proteus 中繪制硬件電路圖,在Keil 中編寫程序,同時在設(shè)計硬件電路時盡可能考慮實驗箱的資源,以便在Keil 中編寫的程序能夠很好移植到實驗箱上。這樣學(xué)生可以隨時進行課程設(shè)計和課題研究,在聯(lián)合仿真驗證成功后,再進入實驗室使用實驗箱做進一步驗證。

學(xué)生可以針對不同的應(yīng)用,選擇最適宜的單片機,而不用局限于課堂上常講解的51系列單片機。學(xué)生可以在聯(lián)合仿真成功之后,再進行電路焊接、系統(tǒng)調(diào)試和程序固化,避免因設(shè)計方案不正確所造成的浪費。同時也可以使學(xué)生了解與本課程相關(guān)的科技發(fā)展最新動態(tài)和成果,掌握自己不熟悉的單片機,提高實驗?zāi)芰烷_發(fā)能力[7-8]。

4 Proteus軟件在畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用

在畢業(yè)設(shè)計中,單片機控制類的設(shè)計由于時間短,人數(shù)多及實驗設(shè)備缺乏,給畢業(yè)設(shè)計帶來了一定的困難。采用Proteus仿真軟件后,只需要一臺電腦就可以開展工作。學(xué)生前期的仿真工作可以利用Proteus仿真軟件在電腦上完成,再進入實驗室進行現(xiàn)場調(diào)試,┮環(huán)矯妾可緩解設(shè)備不足的問題,也可不影響正常的教學(xué)。

在項目研究和創(chuàng)新設(shè)計中,利用Proteus軟件進行輔助設(shè)計,可以做到縮短研發(fā)周期,減小硬件成本的投入。動態(tài)元器件仿真模型是Proteus 的特色動態(tài)模型,具有動畫效果[9],如LED發(fā)光管、按鍵開關(guān)等。這是Proteus 的特色。但有些動態(tài)模型在庫中沒有,Proteus在創(chuàng)建動態(tài)模型方面給予用戶廣闊的創(chuàng)作與發(fā)揮空間,可以設(shè)計自己的動態(tài)模型,展現(xiàn)出Proteus 在動態(tài)仿真方面的無限魅力。它不但使人機交互式仿真得以實現(xiàn),而且使仿真形象、生動,創(chuàng)造出極為接近現(xiàn)實的課程教學(xué)與產(chǎn)品研發(fā)的情境。

5 結(jié) 語

采用Proteus仿真軟件作為單片機和ARM的教學(xué)平臺[10],可充分利用機房的現(xiàn)有設(shè)備,減少實驗設(shè)備的硬件維護、實驗環(huán)境,又與實際工程系統(tǒng)非常接近,拉近了學(xué)習(xí)與就業(yè)的距離。

近年來,將Proteus 仿真軟件應(yīng)用在教學(xué)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、山東省大學(xué)生電子設(shè)計大賽中,使用該開發(fā)環(huán)境對學(xué)生進行培訓(xùn),在不需要硬件投入的情況下,學(xué)生普遍反映比以往單純學(xué)習(xí)書本知識更易于接受,更易于提高,增加很多實踐經(jīng)驗。實踐證明,這種教學(xué)方法不但可以降低成本,經(jīng)濟優(yōu)勢明顯,且具有較高的推廣價值。

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篇7

【關(guān)鍵詞】LabVIEW;虛擬儀器;單片機;溫度控制

Abstract：Based on intelligent temperature control system as an example，this paper detailed illustrates the process of drawing the virtual instrument technology into the curriculum project.Practice shows that this kind of curriculum project greatly mobilize the students' interest in learning，not only the students' professional curriculum knowledge understanding and application deepened，and improve the quality of the curriculum design’s accomplishment，also realizes the independent colleges teaching goal of strengthen students' practice ability.

Key Words：LabVIEW;Virtual instrument;Single chip microcomputer;Temperature control

一、引言

在關(guān)于實施《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》工作情況的報告中，教育部指出：“高校要把實踐育人擺在重要位置”。加強實踐育人環(huán)節(jié)是提高高等教育質(zhì)量的核心要求。同時也制訂了《關(guān)于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》，就是要求高校特別要抓好三件事，其中重要的一件就是強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，深化實踐教學(xué)方法的改革，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)，在科研研究中學(xué)習(xí)。作為獨立院校，實踐教學(xué)是在教學(xué)過程中的重中之重，它可以學(xué)生的科學(xué)思維方式、嚴(yán)謹(jǐn)工作作風(fēng)、扎實的專業(yè)知識和實驗技能，為今后學(xué)生能順利走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)[1]。

本文以學(xué)生在專業(yè)課程設(shè)計中設(shè)計的一個智能溫度控制系統(tǒng)為例，具體闡述了如何將虛擬儀器技術(shù)和專業(yè)課程中的相關(guān)專業(yè)知識結(jié)合，構(gòu)建一個完整的溫度控制系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用的能力。

二、專業(yè)課程設(shè)計的實踐教學(xué)要求

根據(jù)獨立學(xué)院的特點，學(xué)院制定了強化實踐教學(xué)，突出實踐能力的培養(yǎng)，構(gòu)建“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo)的實踐教學(xué)體系。電類專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)計作為本院大四學(xué)生第一學(xué)期實踐教學(xué)中的重要一環(huán)，應(yīng)當(dāng)全面調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，融會貫通其所學(xué)的各種專業(yè)知識，如：單片機技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、傳感器技術(shù)等課程的基本原理和基本分析方法，打破各課程界限，開闊思路，將所學(xué)理論知識進行綜合運用，使學(xué)生能拓寬知識面，建立“電子電路系統(tǒng)”的概念，提高學(xué)生工程設(shè)計能力與創(chuàng)新能力，實現(xiàn)知識向技能的轉(zhuǎn)化，以便今后能盡快地適應(yīng)社會的需求。

如何在現(xiàn)有實驗室資源條件下，“以學(xué)科知識為基礎(chǔ)，以綜合應(yīng)用為核心，以培養(yǎng)創(chuàng)造性思維為重點”進行課程設(shè)計項目的選擇，成為其是否能收到預(yù)期效果的關(guān)鍵。這些項目既不能超出學(xué)生現(xiàn)有的知識水平與操作技能，也不能讓學(xué)生完全照搬已有的成果，同時又要適當(dāng)引入新技術(shù)，對相關(guān)課程知識能夠進行適度拓寬、提高和綜合應(yīng)用。此外，還要盡量面向?qū)嶋H，讓學(xué)生拿到題目后有真實感，在實現(xiàn)的過程中有自信心，完成后有成就感，使課程設(shè)計真正起到培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和鍛煉系統(tǒng)設(shè)計能力的作用。

為此我們將虛擬儀器技術(shù)引入到專業(yè)課程設(shè)計中，采用硬軟件相結(jié)合的方式，把學(xué)生以往的課程設(shè)計成果（單片最小系統(tǒng)設(shè)計）利用起來，進一步拓展和加深，起到了較好的教學(xué)效果[2]。

三、虛擬儀器技術(shù)

虛擬儀器技術(shù)可實現(xiàn)自動測量、自動記錄與自動數(shù)據(jù)處理，是集測試、計算機、信號處理、應(yīng)用電子等多種高新技術(shù)于一體的綜合應(yīng)用技術(shù)，在電子測量、電子工程、故障分析及教學(xué)科研等方面的數(shù)據(jù)采集和分析中得到了廣泛應(yīng)用[3]。在專用測量系統(tǒng)方面，它能夠很好地滿足自動控制和工業(yè)控制的要求，適用于一切需要計算機輔助進行數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理的計量場合，容易實現(xiàn)實驗測試平臺的虛擬化和自動化，實驗資源也可在更大的范圍內(nèi)共享，具有功能強、性價比高的特點。一個虛擬儀器系統(tǒng)通常由3部分組成：信號的獲取和采集、信號的分析與處理、結(jié)果的輸出與顯示。虛擬儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 虛擬儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集由硬件實現(xiàn)，信號的分析與處理、結(jié)果的輸出與顯示則靠軟件完成。首先將物理信號轉(zhuǎn)換為電壓或者電流等電信號，然后通過數(shù)據(jù)采集電路將電信號采集進入計算機，借助軟件控制數(shù)據(jù)采集電路進行數(shù)據(jù)分析、處理和顯示。程序設(shè)計采用了先進的圖形化編程語言工具LabVIEW。對于構(gòu)建虛擬儀器，LabVlEW有許多特點和優(yōu)勢，如：儀器控制與數(shù)據(jù)采集的圖形化編程;直觀明了的前面板用戶界面和流程圖式的編程風(fēng)格;內(nèi)容豐富的高級分析庫;可進行信號處理、統(tǒng)計、曲線擬合以及復(fù)雜的分析工作等。利用虛擬儀器技術(shù)進行課程設(shè)計的項目也很多：如溫度采集和控制系統(tǒng)、虛擬頻譜分析儀，虛擬信號發(fā)生器、虛擬數(shù)字萬用表、脈搏測試系統(tǒng)等。

四、智能溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

在工業(yè)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)采集電路一般采用數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)，而數(shù)據(jù)采集卡相對比較昂貴，而目前許多普通高等院校的經(jīng)費不足，這就大大限制了大學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。鑒于LabVIEW能很好的支持串口通信，這使得單片機技術(shù)、測控技術(shù)、信號分析等專業(yè)實現(xiàn)有機的統(tǒng)一，也可以讓學(xué)生進一步理解和加強所學(xué)專業(yè)知識。下面通過智能溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計的實例來說明怎樣通過專業(yè)課程設(shè)計提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維。

（一）要求分析和硬件設(shè)計

利用實驗室現(xiàn)有的傳感器（熱電偶加熱電路）設(shè)備，將溫度測量得到的電壓值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送給單片機，單片機將測量值通過串口芯片MAX232送給PC機，PC機接收到系統(tǒng)傳來的信號，使用LabVIEW在PC機上直接對數(shù)據(jù)進行分析、處理和顯示，PC機再將溫度控制結(jié)果傳送給單片機，作為熱電偶是否繼續(xù)通電加熱或者斷電停止加熱并起動風(fēng)扇進行降溫的控制信號，硬件電路的整體框圖如圖2所示。

圖2 單片機硬件電路框圖

圖3 單片機程序流程圖

圖4 基于labVIEW的智能溫度控制前面板

（二）單片機軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件由主程序和若干子程序構(gòu)成，有A/D轉(zhuǎn)換子程序，串口讀寫子程序等，程序的流程圖如圖3所示。系統(tǒng)開機后，首先執(zhí)行主程序，完成系統(tǒng)初始化工作，然后調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序，讀串口程序（讀取加熱或起動風(fēng)扇的控制信號），再將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機上，然后執(zhí)行循環(huán)。

（三）LabVIEW程序設(shè)計

在設(shè)計中，LabVIEW作為上位機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，完成對單片機采集的數(shù)據(jù)信號進行一系列的變換處理。LabVIEW程序設(shè)計由前面板和程序框圖兩部分構(gòu)成，前面板由輸入、輸出控制和顯示三部分組成，通過串口設(shè)置、溫度設(shè)定完成數(shù)據(jù)的初始化。前面板直接面向用戶，是溫度控制系統(tǒng)的核心，因此在設(shè)計這部分時，要考慮界面美觀整潔、易操作、便于讀取數(shù)據(jù)等。根據(jù)設(shè)計要求，前面板如圖4所示主要有通訊設(shè)置、溫度設(shè)定、風(fēng)扇控制以及溫度趨勢顯示等，整個界面力求美觀、簡潔。

程序框圖是圖形化代碼，主要實現(xiàn)了LabVIEW創(chuàng)建串口對象并初始化，接收單片機發(fā)來的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)數(shù)據(jù)處理后將處理結(jié)果發(fā)送給單片機，程序框圖如圖5所示。

圖5 基于labVIEW的智能溫度控制程序框圖

五、結(jié)束語

該系統(tǒng)使高校多門課程（傳感器原理、測控技術(shù)、單片機應(yīng)用技術(shù)、信號分析與處理等）的知識得到了有機的結(jié)合。采用LabVIEW軟件和單片機技術(shù)相結(jié)合的實踐教學(xué)模式，不僅克服了昂貴的數(shù)據(jù)采集卡的硬件電路的投入，還使得實驗室的常用的電子設(shè)備得到了有效和充分的利用，也讓學(xué)生充分的學(xué)以致用，達到了理論與實踐統(tǒng)一的效果，更進一步的激發(fā)了他們對學(xué)習(xí)的興趣。

由于采用串口通信，硬件電路簡單，所以該系統(tǒng)還可以用于其他對數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的應(yīng)用場合，如機械振動測試、電壓實時監(jiān)視、壓力的測量系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)也具有很好的實用性，為學(xué)生后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計乃至今后的工作都提供了良好的實踐機會。

參考文獻

[1]陳林，潘旭，陳喬，嚴(yán)士欽.虛擬儀器技術(shù)在電子技術(shù)課程設(shè)計中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（8）：83-86.

[2]李晴，朱敏.《虛擬儀器技術(shù)》課程建設(shè)思路與實踐[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007（3）：61-63.

篇8

論文關(guān)鍵詞：單片機原理及應(yīng)用技術(shù)；設(shè)計理念

《單片機原理及應(yīng)用技術(shù)》是機電一體化技術(shù)專業(yè)的一門必修專業(yè)技術(shù)核心課程。該課程是根據(jù)“機電一體化技術(shù)”專業(yè)職業(yè)崗位要求設(shè)置的一門實踐性和綜合性非常強的專業(yè)技能課程，是基于職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工作過程開發(fā)的理實一體化的學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程，是屬于職業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程之一，它擔(dān)負著幫助畢業(yè)生在未來職業(yè)生涯中從擔(dān)任單片機程序的編制、控制系統(tǒng)的自動化控制等崗位的重任。通過本課程的學(xué)習(xí)，旨在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的結(jié)構(gòu)和原理、單片機的指令系統(tǒng)、程序設(shè)計、單片機的硬件結(jié)構(gòu)及其擴展、單片機的應(yīng)用等，培養(yǎng)學(xué)生具有單片機的編程、硬件的結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力及團隊協(xié)作、溝通表達等綜合素質(zhì)，這對提高機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量、提升畢業(yè)生就業(yè)能力與就業(yè)質(zhì)量具有重要意義。

一、課程整體設(shè)計理念與思路

（一）設(shè)計理念

打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)學(xué)科課程模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榛诠ぷ鬟^程的項目課程開發(fā)與設(shè)計，工作任務(wù)為中心、項目課程為主體，讓學(xué)生在完成具體項目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識，并發(fā)展職業(yè)能力。

1、以崗位需求為依據(jù)：依據(jù)自動化控制系統(tǒng)實踐能力要求，設(shè)置課程內(nèi)容，實現(xiàn)課程內(nèi)容和職業(yè)崗位需求緊密結(jié)合；2、以工作過程為基礎(chǔ)：按照工作過程中活動與知識的關(guān)系來設(shè)計課程，突出工作過程在課程框架中的主線地位，按照工作過程的需要來選擇知識，以工作任務(wù)為中心整合理論與實踐內(nèi)容；3、以職業(yè)能力為主線：真正以“能力”為主線來設(shè)計課程。要按照工作的相關(guān)性，而不是知識的相關(guān)性來確定課程設(shè)置。

（二）設(shè)計思路

本課程從應(yīng)用的角度出發(fā)，依據(jù)由簡到難的原則，以典型工作任務(wù)為主線，設(shè)立教學(xué)項目，通過教師指導(dǎo)學(xué)生開展自立學(xué)習(xí)完成工作任務(wù)或項目，實現(xiàn)對工作過程的認(rèn)識和對完成工作任務(wù)的體驗，從而形成職業(yè)能力。共設(shè)置9個學(xué)習(xí)項目， 每個學(xué)習(xí)項目均應(yīng)從知識技能等方面達到教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。

二、課程整體設(shè)計

（一）課程目標(biāo)設(shè)計

確定課程目標(biāo)的依據(jù)是根據(jù)人才培養(yǎng)方案中崗位具體工作對能力、知識、素質(zhì)的基本要求。通過教學(xué)，本課程總體目標(biāo)是實現(xiàn)學(xué)生能力、知識、情感態(tài)度與價值觀等不同層面職業(yè)素養(yǎng)的綜合提升和協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的滿足企業(yè)需求的高技能人才的目標(biāo)。 　1、能力目標(biāo)：（1）具備單片機硬件圖的表達、閱讀、分析能力；（2）具備單片機匯編語言編程的能力；（3）具備單片機硬件擴展的能力；（4）初步具備單片機的應(yīng)用能力。

2、知識目標(biāo)：理解單片機的結(jié)構(gòu)及其工作原理，了解單片機的特點及其發(fā)展過程；掌握單片機的指令格式、尋址方式、數(shù)據(jù)傳送類指令、算術(shù)運算類指令等各種指令系統(tǒng)。掌握單片機軟件編程的方法；掌握單片機的硬件結(jié)構(gòu)及其硬件擴展的方法。

3、態(tài)度目標(biāo)：具有實事求是的科學(xué)態(tài)度和吃苦耐勞的實踐意識；具有開拓和創(chuàng)新精神，具有良好的職業(yè)道德和職業(yè)素質(zhì)。

（二）課程內(nèi)容設(shè)計

為了保證學(xué)生畢業(yè)后能夠勝任有關(guān)崗位的要求，我們依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案經(jīng)過反復(fù)研討后，選擇了貼近實際的5個典型項目作為教學(xué)內(nèi)容，以保證學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)。并根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律以及職業(yè)能力成長規(guī)律，將教學(xué)項目組織為5個對應(yīng)的能力訓(xùn)練項目。

（三）教學(xué)方法設(shè)計

1、基于教與學(xué)的教學(xué)方法。一方面以學(xué)生為主體，以專業(yè)課程和專業(yè)技能提高的需求為目的確定綜合案例、單項任務(wù)和理論知識。通過課堂練習(xí)與測驗、課后研究報告、課后綜合案例及課程實驗與學(xué)生一起“學(xué)中做、做中學(xué)”。另一方面，以教師為主導(dǎo)，老師指出課程學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)方法，進行正確引導(dǎo)（課堂、實驗、課后研究報告），了解學(xué)生困惑，進行正確指導(dǎo)（課程學(xué)習(xí)、作業(yè)、實驗報告、課后研究報告書）；2、創(chuàng)造真實氛圍的工作環(huán)境，實施一體化教學(xué)法。注重學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成，創(chuàng)設(shè)真實氛圍的工作環(huán)境，開展一體化教學(xué)，將教室與實訓(xùn)室合二為一，形成仿真的工作場所，使教學(xué)過程變?yōu)樯a(chǎn)過程，學(xué)習(xí)任務(wù)變?yōu)楣ぷ魅蝿?wù)，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)親身體驗工作。教學(xué)組織過程實施“學(xué)做一體”。采用行動導(dǎo)向教學(xué)模式，教、學(xué)、做過程中，實行以學(xué)生為主體的教學(xué)互動，以活動為導(dǎo)向的自主學(xué)習(xí)；3、案例教學(xué)法。如講解單片機編程知識時，引入生活、工業(yè)控制實例等開展案例教學(xué)，如電動玩具的前進后退、走廊燈光的延時熄滅、倉庫貨物數(shù)量統(tǒng)計、交通燈制作等案例，增加學(xué)習(xí)興趣和動力，又為學(xué)生利用所學(xué)知識解決相應(yīng)的實際問題奠定基礎(chǔ)；4、項目教學(xué)法。以生產(chǎn)過程為載體開發(fā)教學(xué)項目，整個教學(xué)圍繞各個項目的解決而展開，教師提出引導(dǎo)性問題，學(xué)生查找資料進行決策分析，制定出計劃，并進行實施，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

另外，還充分利用現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段，提高教學(xué)效率。充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，提供了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

三、課程資源設(shè)計

使用高等職業(yè)教育時空技術(shù)專業(yè)“雙證課程”培養(yǎng)方案規(guī)劃教材、高職高專系列教材等作為教學(xué)參考教材，實行以多媒體技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境；推薦優(yōu)秀網(wǎng)站，建立包括課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)內(nèi)容、課件等內(nèi)容的教學(xué)資源庫。鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)，利用校內(nèi)實驗實訓(xùn)教學(xué)條件，讓學(xué)生有目的的，主動地去學(xué)習(xí)。

篇9

[關(guān)鍵詞]單片機；創(chuàng)新能力；教學(xué)改革

[中圖分類號]G40―057

[文獻標(biāo)識碼]A

[論文編號]1009―8097(2009)13―0282―03

引言

《單片機原理及應(yīng)用》課程是向?qū)W生傳授單片機技術(shù)的基礎(chǔ)課程，它綜合了多門基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的知識，主要培養(yǎng)學(xué)生進行智能化電子系統(tǒng)整體設(shè)計的能力，培養(yǎng)強電專業(yè)學(xué)生的弱電控制能力。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程技術(shù)，可為后續(xù)更高層次專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、參與實際的綜合設(shè)計課題和將來參加工作打下良好的基礎(chǔ)。因此搞好《單片機原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)工作，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，對提高教學(xué)質(zhì)量有著非常重要的現(xiàn)實意義。

一　目前教學(xué)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)存在的主要問題

我院的自動化、電氣工程及其自動化、電子信息工程三個電類專業(yè)均開設(shè)了《單片機原理及應(yīng)用》課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)了電路基礎(chǔ)、數(shù)字電子、模擬電子、微機原理等基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)《單片機原理及應(yīng)用》課程，在整個教學(xué)安排上是非常合理的。然而通過40學(xué)時的教學(xué)和一周的課程設(shè)計，最終對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況考核時發(fā)現(xiàn)學(xué)生對該課程的掌握情況并不十分理想，尤其是創(chuàng)新能力較差，主要表現(xiàn)在：

1　學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識不夠，缺乏創(chuàng)新思想，學(xué)習(xí)過程中一旦碰到問題，很難認(rèn)真思考、探索研究、積極主動地解決問題。

2　在《單片機原理及應(yīng)用》的教學(xué)過程中，傳統(tǒng)的教學(xué)還是以理論為主，以課堂授課為主，學(xué)生很少有應(yīng)用具體電路解決實際問題的機會，不利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

3　目前實驗課程體系驗證性實驗過多，綜合性、啟發(fā)型實驗不夠，沒有大型設(shè)計性和綜合性實驗，基本沒有對學(xué)生動手能力訓(xùn)練，更不用說培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4　在傳統(tǒng)的教學(xué)思想和方法引導(dǎo)下，學(xué)習(xí)成績主要是以考試成績確定的，因而常常出現(xiàn)“高分低能”現(xiàn)象。這種評價體系造就學(xué)生對實踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的輕視心理，即是以成績合格為目標(biāo)，而不是能力獲得為標(biāo)準(zhǔn)，限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二　改革思路和方案

針對以上問題，在單片機教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生、教材、教學(xué)設(shè)備等實際情況，將授課內(nèi)容進行全面、合理的整合優(yōu)化。減少冗余，加強綜合性、創(chuàng)新性內(nèi)容，在對整個課程鏈研究的基礎(chǔ)上進行了課程改革，改革后的講課學(xué)時分配如表1所示：

在對整個課程鏈研究的基礎(chǔ)上進行課程改革，可以避免學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)同一內(nèi)容，但又學(xué)得不夠深入等問題。對照以前的教學(xué)大綱，了解當(dāng)前學(xué)生所學(xué)課程，對單片機的大綱做了更改，利如增加了單片機應(yīng)用典型案例、接口部分知識，刪除了同步、異步通信概念、進制部分知識等。

這種改革符合目前國家教育教學(xué)改革基本方針，可以減輕學(xué)業(yè)壓力，用有限的課時學(xué)習(xí)盡可能多的知識，做到“厚積”。在改革過程中注意積極開展教育創(chuàng)新。為培養(yǎng)創(chuàng)新意識，積極探索具有創(chuàng)造性的教學(xué)方法和手段，在授課中改變老師唱主角，學(xué)生當(dāng)觀眾的教學(xué)模式：改變學(xué)生靜態(tài)、被動接受的地位，建立以學(xué)生為中心的實踐性教學(xué)模式。利用學(xué)生對新事物感興趣的心理特點，鼓勵學(xué)生積極、主動地去探究知識，教會學(xué)生進行創(chuàng)新的科研方法和在自主的學(xué)習(xí)中學(xué)會創(chuàng)新。另外在現(xiàn)行開設(shè)單片機課程中，實踐內(nèi)容所占比例偏少，實驗設(shè)備陳舊，內(nèi)容跟不上時展，因此進行了實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)改革，改善教學(xué)與實踐脫節(jié)的現(xiàn)狀，使各環(huán)節(jié)相互銜接，增加創(chuàng)新實驗，通過加強動手能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才。

三、為提高創(chuàng)新能力所采取具體措施

1　提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識

興趣是最好的老師，只有有了學(xué)習(xí)興趣，才能夠在學(xué)習(xí)中創(chuàng)新，喜歡創(chuàng)新，注意創(chuàng)新，發(fā)揮自身的創(chuàng)造性。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在開課之后，我們首先向?qū)W生介紹單片機的多種應(yīng)用功能及其良好的發(fā)展前景，讓學(xué)生明白學(xué)什么、為什么學(xué)和學(xué)會后能做什么，并利用圖片、錄像和實物等介紹一些當(dāng)前的單片機先進科技和教師相關(guān)單片機科研成果；邀請一些單片機科技公司的技術(shù)人員、知名教授來校作單片機知識專題講座；請一些已畢業(yè)從事與單片機技術(shù)有關(guān)的學(xué)生來現(xiàn)場指導(dǎo)教育，使他們了解單片微機在工業(yè)控制、智能化儀器儀表、計算機外部設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)和家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用及學(xué)好單片機的重要性和必要性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵他們動腦思考有哪些領(lǐng)域或哪些與我們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的電器或儀表等設(shè)備適合用單片機控制，從而使學(xué)生具有初步的創(chuàng)新意識。

2　鼓勵學(xué)生進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

不斷鼓勵學(xué)生利用課余時間進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，制作自己興趣的產(chǎn)品，編寫單片機程序。由于初學(xué)者一般沒有開發(fā)板和仿真器這些設(shè)備，為了給學(xué)生創(chuàng)造條件，我們采取了以下措施：

(1)給學(xué)生提供一些單片機仿真軟件，讓學(xué)生在電腦上模擬實際系統(tǒng)，編寫軟件。例如提供了proteus仿真軟件，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其電路，還可以和keil軟件互聯(lián)，可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序。又不需要任何費用，特別適合學(xué)生在單片機學(xué)習(xí)的起步階段使用。我們在實驗室里安裝了這個軟件，并在教學(xué)過程中向?qū)W生演示它的功能和使用，鼓勵有電腦的學(xué)生安裝這個軟件，讓他們利用課余時間自己動手做做電子表、步進電機、直流電機控制、LED顯示，AD、DA轉(zhuǎn)換，交通燈設(shè)計等方面的模擬實驗。

(2)鼓勵有一定經(jīng)濟條件的學(xué)生買一些小型的單片機學(xué)習(xí)開發(fā)板。目前市場上有很多專門為在校大學(xué)生學(xué)習(xí)單片機量身定做學(xué)習(xí)開發(fā)板、主控芯片。包括凌陽、51系列、AVR系統(tǒng)等，它們價格低，特別適合于學(xué)生利用課余時間學(xué)習(xí)單片機開發(fā)。而實驗室也購置一部分這樣的開發(fā)板，對學(xué)生開放，給學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)和開發(fā)單片機系統(tǒng)的環(huán)境，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3　在實驗中培養(yǎng)創(chuàng)新思維

改變原有的實驗教學(xué)模式，減少驗證性實驗，增加設(shè)計性、綜合性實驗，并開放實驗室，隨時恭候?qū)W生的來臨。在整個實驗進行過程中，以學(xué)生為實驗的主體，最大限度地調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生積極對待實驗中出現(xiàn)的問題，并自己動手解決這類問題。指導(dǎo)教師在實驗的組織管理上起主要作用，而在實驗中僅起指導(dǎo)作用，給學(xué)生指明方向，避免多走彎路，并解答實驗當(dāng)中出現(xiàn)的一些疑難問題。例如：在彩燈移動實驗中，鼓勵學(xué)生編寫不同的移動花樣，采用多種不同方法編程，并設(shè)計電路圖，這樣將生活中常見的小產(chǎn)品與課程實驗結(jié)合起來。使同學(xué)們加深對理論知識的

理解，學(xué)到了實際知識，培養(yǎng)了分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

4　通過課程設(shè)計改革培養(yǎng)工程素質(zhì)，強化創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新能力不僅僅體現(xiàn)在一些制作發(fā)明上，更重要的是要有必要的工程素質(zhì)。在課程設(shè)計過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。從課程設(shè)計選題開始，就要求學(xué)生注意收集相關(guān)資料、作好分工、做好實驗記錄、總結(jié)調(diào)試心得等。使學(xué)生熟悉從立項、方案論證、軟硬件設(shè)計與調(diào)試、PCB設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、到安裝調(diào)試等電子設(shè)計的全過程，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、交流能力、合作能力，使學(xué)生理解并認(rèn)識了良好的工程規(guī)范。在設(shè)計階段，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度觀察問題、提出問題、解決問題，注意實現(xiàn)創(chuàng)新性設(shè)計。在報告整理階段，引導(dǎo)學(xué)生對設(shè)計過程進行總結(jié)。從方案設(shè)計到器件選型，從程序開發(fā)到調(diào)試。都要求學(xué)生將實踐中獲取的經(jīng)驗總結(jié)文字材料，使學(xué)生在設(shè)計過程逐步體驗本課程的系統(tǒng)性。例如，選擇電子時鐘系統(tǒng)作為課程設(shè)計的同學(xué)，其硬件電路盡管相對簡單，涉及的單片機資源并不多，大部分同學(xué)都能夠很快的實現(xiàn)基本功能，但在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)新設(shè)計，在硬件電路基本不變的情況下，通過重新規(guī)劃設(shè)計軟件，實現(xiàn)許多如計時器、萬年歷、秒表、定時報警器等附加功能。

每年課程設(shè)計的題目既可從教師給定的題目中選擇，也可以自行擬定，自行擬定的題目在做之前要提交可行性報告。這就進一步鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力。2007―2008學(xué)年我專業(yè)的課程設(shè)計的可選題目如表2所示：

而課程設(shè)計評分依據(jù)學(xué)生的實際完成情況和文字報告等進行評價。例如，確定若干個基于單片機實現(xiàn)的儀器系統(tǒng)如時鐘、點陣顯示器等基本功能供學(xué)生選題。在指定的時間范圍內(nèi)，提交完成基本功能的儀器系統(tǒng)、相關(guān)文字報告等，最后進行答辯。畢業(yè)設(shè)計得分由設(shè)計產(chǎn)品功能和質(zhì)量分(40％)、畢業(yè)設(shè)計報告分(30％)、答辨分(15％)、特色與創(chuàng)新分(15％)等部分組成，并要答辨。

5　通過考核方法改革考核學(xué)生的創(chuàng)新能力

考核方法作為課程教學(xué)的最后環(huán)節(jié)，它直接檢驗教和學(xué)雙方的效果，間接指導(dǎo)著學(xué)生的學(xué)習(xí)。目前《單片機原理及應(yīng)用》課程使用比較普遍的考核方法仍然是閉卷筆試。應(yīng)該說，閉卷考試在基礎(chǔ)理論類課程教學(xué)中，在強化學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握知識的作用是不可替代的，但《單片機原理》課程應(yīng)用性、實踐性都很強，如果仍以閉卷考試作為主要評價方法，則不能較好檢驗學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。因此對當(dāng)前的考核方法進行了改革，并擬建立一種長期的跟蹤考核制度，將考核重點放在學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題的能力考核上。即將原來的純筆試改成了設(shè)計報告、機考和筆試相結(jié)合評分的方法。在課程結(jié)束后學(xué)生要提交一個設(shè)計報告，設(shè)計一種產(chǎn)品，該報告的評分標(biāo)準(zhǔn)為：報告(50％)+創(chuàng)新意識(30％)+程序調(diào)試(20％)。而機考指的是在實驗室里現(xiàn)場考核，主要考核學(xué)生動手能力和程序調(diào)試能力。而筆試試卷在考核學(xué)生的基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，更強調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，在題型上進行了改革。減少了一些需要死記硬背的客觀題，增加了靈活多樣的程序設(shè)計，電路設(shè)計等題型。充分考核了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和創(chuàng)新能力。最終成績測評比例為設(shè)計報告(30％)+機考(20％)+筆試(50％)。

6　開展第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力

為加強對學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)，我們將課堂教學(xué)延伸到課外，注意對學(xué)生參與實踐活動興趣的培養(yǎng)。將學(xué)生的課外科技活動納入到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中來，成立了創(chuàng)新電子社團，以電氣工程及其自動化、電子信息工程專業(yè)學(xué)生為主，其他專業(yè)學(xué)生也可自愿參加。由《單片機原理及應(yīng)用》課程的主講教師作為主要指導(dǎo)教師，每周輔導(dǎo)1―2次，并提供不同層次的實踐內(nèi)容，組織多種形式的實踐活動，提出靈活多樣的實踐要求，吸引學(xué)生主動地、有選擇地參與這些實踐活動，讓學(xué)生根據(jù)自己的發(fā)展方向，結(jié)合自己的興趣和需求，選擇適合自己的題目或感興趣的產(chǎn)品設(shè)計。在設(shè)計和制作過程中，教師給予適度的指導(dǎo)，使學(xué)生能夠獨立、主動、保質(zhì)保量地完成自己的設(shè)計目標(biāo)和任務(wù)，把學(xué)生被動地學(xué)習(xí)變成積極主動地學(xué)習(xí)，把依賴于老師的學(xué)習(xí)變成獨立的學(xué)習(xí)和思考。設(shè)計題目和產(chǎn)品的實現(xiàn)也增強了學(xué)生獨立解決問題的自信心，進一步提高學(xué)習(xí)的興趣。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生可以通過第二課堂對課堂教學(xué)內(nèi)容進行補充和提升，可以根據(jù)自己的興趣進行選題、完成自己感興趣的課外實驗項目、設(shè)計和電子制作，可以自己設(shè)計電子作品等，這樣就使他們在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)上，使自己的創(chuàng)新思想得以實現(xiàn)。大大激發(fā)了學(xué)生的課外學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性。也為學(xué)生提供了自由發(fā)展的空間，提高了學(xué)生的創(chuàng)造能力。

7　依托各種競賽，推進課程改革，提高創(chuàng)新能力

積極參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、盛群杯單片機競賽，飛思卡爾智能車競賽等各類比賽。這些競賽既培養(yǎng)了學(xué)生電子設(shè)計能力，提高了實踐能力，也鍛煉了學(xué)生的團隊合作精神。通過各類競賽，掊養(yǎng)一部分學(xué)生的動力創(chuàng)新能力，再通過宣傳，使其它學(xué)生對單片機學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，為參加這些競賽而努力，從而進一步提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四　結(jié)束語

在進行了課程改革以后，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情受到了很大的激發(fā)，出現(xiàn)了自主式學(xué)習(xí)的熱潮。由于課程的改革，使理論教學(xué)的時間大大縮短，學(xué)生有了更多動手和思考的時間，在課程結(jié)束時，大多數(shù)同學(xué)提交了自己的作品，更有部分同學(xué)在單片機比賽中取得了優(yōu)異的成績。我們將以此為契機，積極、主動地促進單片機課程的進一步改革，使單片機課程跟上時展的潮流，使學(xué)生學(xué)完單片機后，不僅僅具有初步單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)能力，還具有了一定的創(chuàng)新能力，有效的提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻

[1]江世明，劉湘濤，申壽云等.省級重點建設(shè)課程《單片機原理及應(yīng)用》的創(chuàng)新與實踐[J]懷化學(xué)院學(xué)報，第2006，25(8)：162―163.

[2]龔益民.《單片機原理及應(yīng)用》教學(xué)改革與實踐[J].2007，(5)：119―120

篇10

關(guān)鍵詞：高等職業(yè)教育；學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程；教學(xué)改革；工作過程

單片機應(yīng)用課程是一門電子電氣類跨專業(yè)的核心課程，對學(xué)生的職業(yè)技能培養(yǎng)起到主要的支撐作用。為了更好地服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)高職院校創(chuàng)新型高技能人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，我們近年來一直在探求單片機課程教學(xué)的新理念、新方法和新的教學(xué)手段。來源于德國的基于工作過程導(dǎo)向的教學(xué)改革，根據(jù)企業(yè)崗位的工作任務(wù)、工作過程設(shè)計課程教學(xué)，注重學(xué)生的綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)。我們在單片機課程的教改中，采用了這種以工作過程為導(dǎo)向的教學(xué)改革，經(jīng)過實踐和探索，在培養(yǎng)創(chuàng)新型高技能人才方面取得了顯著的成效。

一、以工作過程系統(tǒng)化引導(dǎo)課程改革

2008年10月，基于工作過程系統(tǒng)化的“單片機應(yīng)用設(shè)計與制作課程設(shè)計”教改課題被批準(zhǔn)為學(xué)院教學(xué)改革課題。在課題的研究過程中，我們采用基于工作過程系統(tǒng)化的方法進行單片機課程的教學(xué)改革，課程開發(fā)設(shè)計的步驟為：企業(yè)市場調(diào)研分析職業(yè)崗位群工作任務(wù)分析歸納確定典型工作任務(wù)分析研討確定學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程學(xué)習(xí)情境設(shè)計。課程開發(fā)設(shè)計過程如圖1所示。

（一）根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和職業(yè)崗位，注重實踐和創(chuàng)新，設(shè)計教學(xué)過程

根據(jù)應(yīng)用電子、電氣自動化技術(shù)等專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對電子電氣類企業(yè)的相關(guān)工作崗位，以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點，與行業(yè)企業(yè)合作，從單片機應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計與制作的方案設(shè)計、軟硬件設(shè)計、裝調(diào)測試等典型工作任務(wù)分析入手，編制《單片機應(yīng)用設(shè)計與制作》課程標(biāo)準(zhǔn)。

以綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為重點，注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過與行業(yè)企業(yè)合作，分析職業(yè)工作過程，整合典型工作任務(wù)，選擇具有典型工作過程特征、符合教育教學(xué)原理及包含專業(yè)知識的工作任務(wù)作為課程載體，綜合實際工作過程和完整思維過程訓(xùn)練設(shè)計學(xué)習(xí)情境。學(xué)習(xí)情境的設(shè)計類型從封閉型、開放型直到開放創(chuàng)新型，體現(xiàn)職業(yè)性、實踐性和創(chuàng)新性的要求，學(xué)習(xí)情境的設(shè)計如圖2所示。

（二）編寫基于工作過程系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程教材

通過對職業(yè)工作過程的分析，編寫出具有學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)和工作內(nèi)容的學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程教材，以任務(wù)作為課程的載體組織教學(xué)內(nèi)容，每個學(xué)習(xí)情境確定學(xué)習(xí)情境任務(wù)描述、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)與工作內(nèi)容和學(xué)業(yè)評價要求。教材的主要特點：

1.工學(xué)結(jié)合，以工作任務(wù)組織教與學(xué)。以任務(wù)為導(dǎo)向，將工作與學(xué)習(xí)相結(jié)合，既能通過學(xué)習(xí)性任務(wù)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機的知識，又能通過學(xué)習(xí)和工作的過程得到綜合能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，教材的內(nèi)容和編排體現(xiàn)了工學(xué)結(jié)合的職業(yè)教育特征。

2.依據(jù)職業(yè)工作任務(wù)，設(shè)計學(xué)習(xí)情境。根據(jù)職業(yè)工作任務(wù)的分析和歸納，按照職業(yè)工作過程和學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，根據(jù)教育教學(xué)原理，設(shè)計了6個學(xué)習(xí)情境，6個學(xué)習(xí)情境的工作任務(wù)來源于實際的職業(yè)工作任務(wù)，具備了典型工作過程的工作要素。

3.根據(jù)職業(yè)崗位需求，采用以匯編為基礎(chǔ)，以C語言為主的編程語言。在目前實際的單片機開發(fā)應(yīng)用工作中，C語言以優(yōu)良的可讀性，便于改進、擴充和移植，便于合作編程，成為目前單片機開發(fā)和應(yīng)用的主要語言，但在一些實時性要求較高的應(yīng)用和一些小型應(yīng)用項目中，匯編語言仍然是很有效的編程語言，所以本書的單片機應(yīng)用以C語言為主要編程語言，以匯編語言為要求基本掌握的編程語言，避免學(xué)生學(xué)完單片機課程后，卻看不懂單片機的指令系統(tǒng)。以C語言為主，基本掌握匯編語言的學(xué)習(xí)方式，適應(yīng)職業(yè)崗位的實際工作需求。

4.基于Keil和Proteus的開發(fā)仿真平臺。Keil是目前職業(yè)崗位應(yīng)用最多的MCS-51系列單片機軟件開發(fā)平臺，集成了文件編輯、項目管理和軟件調(diào)試等多種功能，Proteus是一款功能很強的EDA工具軟件，在單片機應(yīng)用電路的仿真中具有突出的優(yōu)勢，將Keil開發(fā)軟件和Proteus仿真軟件結(jié)合應(yīng)用，可以實時、動態(tài)地模擬單片機系統(tǒng)的動作，本課程所有任務(wù)和案例的程序和電路原理圖都通過了Keil的項目編譯和Proteus的仿真驗證。

（三）具有豐富的現(xiàn)代教學(xué)手段的情境教學(xué)實驗室的建設(shè)及實踐教學(xué)

建立了三個能滿足學(xué)習(xí)情境教學(xué)和實訓(xùn)工作要求的理實一體的單片機多媒體網(wǎng)絡(luò)教室，配備了能夠進行學(xué)習(xí)情境教學(xué)要求的實訓(xùn)設(shè)備；建立了能滿足開放型創(chuàng)新實踐教學(xué)的創(chuàng)新工作實驗室。在經(jīng)過教改建設(shè)后的單片機實驗室，實現(xiàn)了理論知識的學(xué)習(xí)、虛擬實驗和實物電路的實驗?zāi)軌蛟谕唤淌疫M行的實驗室教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合的模式。為實現(xiàn)職業(yè)教育課程的目標(biāo)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容是工作過程，而通過工作過程為實踐教學(xué)創(chuàng)造了良好的條件。

在校外實訓(xùn)基地實踐教學(xué)方面，與揚州的多家企業(yè)建立了穩(wěn)定的校企合作關(guān)系。通過合作，這些企業(yè)逐步成為學(xué)生和單片機課程教師參與單片機課程創(chuàng)新實踐、參與行業(yè)企業(yè)創(chuàng)新實踐的實訓(xùn)基地。

二、培養(yǎng)單片機應(yīng)用創(chuàng)新型高技能人才取得豐碩成果

通過以工作過程系統(tǒng)化為導(dǎo)向的單片機課程的教學(xué)改革，收到了明顯的效果，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣提高了，應(yīng)用單片機的能力也有了顯著的提高；應(yīng)用單片機技術(shù)進行課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計的學(xué)生越來越多。自單片機課程啟動以工作過程系統(tǒng)化為導(dǎo)向的課程改革以來，每學(xué)年有400名左右的大二、大三的學(xué)生學(xué)習(xí)單片機應(yīng)用，有越來越多的學(xué)生應(yīng)用單片機技術(shù)進行畢業(yè)設(shè)計、參加大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃，其中獲得多項省級、學(xué)院級大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃立項和省級院級優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計。

特別是在“全國電子專業(yè)人才設(shè)計與技能大賽”活動中多人次取得優(yōu)秀成績，這項活動是為了推動高校教學(xué)改革，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程實踐素質(zhì)，由工業(yè)和信息化部人才交流中心舉辦的，我系學(xué)生在“單片機設(shè)計與開發(fā)”中獲得全國二等獎1名，全國三等獎2名，江蘇一等獎2名，二等獎2名，三等獎5名和多名優(yōu)秀獎。

三、教科研工作取得顯著成績

通過以工作過程系統(tǒng)化導(dǎo)向的教改教研活動，鍛煉培養(yǎng)了一支教育教學(xué)理念先進、實踐操作能力強、教學(xué)水平較高、專業(yè)素質(zhì)好的教師隊伍。編寫由清華大學(xué)出版社出版的工學(xué)結(jié)合模式、21世紀(jì)高職高專規(guī)劃單片機應(yīng)用教材一部，《單片機應(yīng)用設(shè)計與制作》教材被立項為學(xué)院精品教材。多名老師在指導(dǎo)學(xué)生參與技能競賽中成績突出，獲得省級和全國性獎勵。此外單片機課程教學(xué)團隊在培養(yǎng)單片機應(yīng)用創(chuàng)新型技能人才的同時，積極主動地開展教學(xué)和科研工作，獲得過多次學(xué)院、省和全國性的獎勵，主持了多項教科研項目，在多種專業(yè)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了10多篇和單片機應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的教科研論著。

參考文獻：

［1］ 姜大源，吳全全.當(dāng)代德國職業(yè)教育主流教學(xué)思想研究［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.